EP0215552B1 - Warmverdichtung von Balgbehältern - Google Patents

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EP0215552B1
EP0215552B1 EP19860305337 EP86305337A EP0215552B1 EP 0215552 B1 EP0215552 B1 EP 0215552B1 EP 19860305337 EP19860305337 EP 19860305337 EP 86305337 A EP86305337 A EP 86305337A EP 0215552 B1 EP0215552 B1 EP 0215552B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
canister
discharge duct
pipe
base end
synthetic rock
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19860305337
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0215552A3 (en
EP0215552A2 (de
Inventor
Eric John Ramm
Wilhelmus Joseph Bukyx
John Gemmell Padgett
Alfred Edward Ringwood
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.)
Australian National University
Australian Nuclear Science and Technology Organization
Original Assignee
Australian National University
Australian Nuclear Science and Technology Organization
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Publication date
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Publication of EP0215552A2 publication Critical patent/EP0215552A2/de
Publication of EP0215552A3 publication Critical patent/EP0215552A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0215552B1 publication Critical patent/EP0215552B1/de
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste

Definitions

  • the present invention relates to removal of gases from a compressible, substantially closed container during hot uniaxial pressing and, in particular but not exclusively, is related to such a method for use in a process for immobilising high level radioactive nuclear waste material in a synthetic rock formed under heat and high pressure from an intimate mixture of such a waste material and synthetic rock-forming material.
  • These materials may be poured into a compressible, bellows-type canister which is closed and then subjected to hot uniaxial pressing such as described in our co-pending European Patent Application Nos. 81303221.6 and 83304974.5.
  • a known alternative to the present applicants' hot uniaxial pressing process is a hot isostatic processing as disclosed in EP-A-115 311 in which the particulate waste material and synthetic rock forming material is placed in a metal container which needs to be evacuated and completely sealed. This metal container is then subjected to high temperatures with a very high surrounding gas pressure to cause compaction of the material within the canister as it forms a synthetic rock.
  • the canister is supported on all sides by the gas pressure and the very nature of the process is such that any gaseous material within the container must be retained therein.
  • the present invention concerns a development of the process of hot uniaxial pressing of the present applicants and in contrast to the hot isostatic pressing process proposes an arrangement whereby gases occuring within the container are removed in a controlled manner.
  • the method preferably extends to connecting the discharge duct of the canister to an exhaust gas processing system whereby any necessary processing steps such as filtering of radioactive gasses can take place.
  • a metal canister for use in a hot pressing process for immobilising high level radioactive nuclear waste material, as disclosed in claim 9.
  • the filter structure advantageously comprises a cap-like structure having apertures therein and co-operating with a base end wall of the canister which has an aperture therein leading to the discharge duct, a cavity being defined between the aperture and the cap and incorporating a filter material whereby ingress of synthetic rock forming materials into the filter during compression of the canister is substantially avoided.
  • the discharge duct is preferably in the form of a bore extending through the base end wall of the canister and terminating in a pipe adapted to be connected to a gas processing system.
  • the discharge duct could be provided by a slot-like recess in the bottom of the base end wall of the canister, the duct in an operating position being closed by co-operation with an upper face of a pressure pad located on the hydraulic ram.
  • the canister optionally may include a cylindrical screen confining the particulate rock forming material and radioactive waste to a central zone of the canister and preventing the ingress of this material into the region of the convolutions of the bellows like structure in the cylindrical side wall.
  • the zone between the exterior of the screen and the convoluted side wall could be left free of solid material or alternatively could receive granulated Zircaloy from spent nuclear fuel rods. In either case removal of gas from the region between the screen and the convoluted wall portion can be provided by apertures in the base end wall of the canister connecting to the discharge duct.
  • the discharge duct terminates in a pipe which communicates with a gas extraction manifold, for example by the aperture at the end of the pipe being disposed adjacent the opening to the manifold, a suction being maintained to cause reliable scavenging of all discharged gases.
  • this outlet pipe is an L-shaped pipe fitting having a horizontal limb rotatably mounted in sealing engagement in the base end wall of the canister and connected to the discharge duct; an arm of the L-shaped pipe fitting extending at right angles to this horizontal limb is adapted to be rotated from a upwardly directed transport position to a downwardly directed location by pivotal action whereby the open tip of the pipe is inserted through a slot in a side wall of an upwardly directed tube forming the manifold for the extraction system.
  • This tube is conveniently attached to the side of the pressure pad structure of the hydraulic ram.
  • Other configurations can be used.
  • a compressible, bellows-type metal canister 1 for use in a hot pressing process for immobilising high level radioactive nuclear waste material in the form of a synthetic rock.
  • the canister typically is generally as described in co-pending application no. 45384/80.
  • the canister includes a gas filter and discharge arrangement constituting one embodiment of the invention.
  • the canister 1 comprises a base wall 2 and a corrugated bellows-like side wall 3 of generally circular cross-section. Concentrically arranged within the corrugated side wall 3 is a cylindrical liner 4. In the centre of the base wall 2 is located a conically-tapered aperture 5 provided with a filter plug shown diagrammatically at 6.
  • filter plug 6 which may be used in association with the central aperture 5 in the base wall 2 of the compressible canister 1.
  • the filter plug 6 in Figure 3A comprises an inverted castellated cap 9 with which is associated a filter mass 10 made of alumina or titania fibre.
  • This filter material is packed into the conically-tapered aperture 5 and into the gaps between the castellations of the cap 9.
  • the projecting lugs of the castellated cap 9 rest on the upper surface of the base wall 2 around the periphery of the conical-aperture 5 and thus compressive forces in the axial direction of the canister are absorbed and ingress of synthetic rock forming components into the filter structure are substantially avoided.
  • the filter plug 6 shown in Figure 3B differs from that of Figure 3A only in that it has a filter disc 10' made of Hastalloy in place of the mass of alumina or titania fibre.
  • the filter disc 10' is welded around its periphery as shown at 16 to the conical-aperture 5.
  • the outlet duct 8 is formed by the co-operation of a slot in the underside of the base wall 2, the duct being closed on its lower side by co-operation with the upper face of pressure pad 12 resting on a hydraulic ram.
  • the discharge of gases through the outlet duct 8 can be to a gas processing system of the type described below with reference to Figures 4A and 4B.
  • the gases will comprise the gas in the interstices of the particulate material in the canister and any volatile components produced from the particulate material during the heating stage.
  • the outlet pipe 8 (or outlet duct) is connected to an outlet tube 11.
  • the compressible canister 1 is shown in a free-standing position upon a lower pressure pad 12 of a hydraulic press associated with an induction furnace (not shown) in which the canister is to be heated to a high temperature and then compressed axially.
  • the outlet tube 11 is L-shaped and has its horizontal limb rotatably but sealingly mounted in a side of the base wall 2; the terminal limb in the illustrated loading position extends upwardly, with its open end free to the atmosphere.
  • the compressible bellows-type canister 1 is raised by the hydraulic ram to place the upper wall 17 of the canister against a fixed refractory abutment pad 13.
  • the canister is thus positioned so as to be heated in the induction furnace (not shown) which surrounds the canister.
  • the outlet tube 11 is rotated through 180 o into a downwardly extending position, such that the terminal limb extends into a manifold arrangement 14 communicating with an exhaust tube 15, which is connected to a low pressure gas filtration system.
  • the manifold arrangement 14 and associated down pipe 15 are mounted on the lower pressure pad 12, so that they can move in unison with the exhaust tube 11 and canister 1 supported on that pad.
  • the high level radioactive nuclear waste incorporated into the synthetic rock materials includes elements volatile at the typical temperatures to which the material is heated (about 1150 o C) it has been found that little, if any of these components are infact exhausted from the canister; it is thought these volatile components are absorbed into the synthetic rock materials.
  • the filter structure has a filter material for preventing the ejection of any particulate matter from the canister which might be entrained with the gases. Due to the gas collection system shown in Figures 4A and 4B the gaseous stream can be filtered and any radioactive components removed.
  • Figure 4A shows the loading postion.
  • the terminal limb 11 of the outlet duct is directed upwardly to prevent damage or catching on any objects.
  • the limb is rotated downwardly to engage in the slotted open end of manifold 14 which together with discharge pipe 15 are fixed to the side of the pressure pad 12.

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Claims (15)

  1. Verfahren zur Ausformung eines radioaktiven Abfall einschließenden Kunststeins, mit den Schritten:
    (a) Tabulatorerhitzen eines einen balgförmigen Wandaufbau (3) aufweisenden und zuvor mit Ausgangsmaterialien für den Kunststein gemischt mit radioaktivem Abfall gefüllten, metallenen Behälters (1) auf eine zur Kunststeinausformung geeignete Temperatur, und
    (b) Tabulatorhalten des gefüllten Behälters (1) auf dieser Temperatur während der gefüllte Behälter (1) zusammengepreßt wird, um die Ausformung des Kunststeins zu bewirken,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Zusammenpressen des gefüllten Behälters (1) ein axiales Zusammenpressen in einer Richtung umfaßt, und daß Gase während des Zusammendrückens über eine an dem Behälter (1) vorgesehene Abführleitung (8) aus dem Inneren des Behälters (1) zu einer Abgas verarbeitenden Einrichtung abgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine Filteranordnung (6) stromauf der Abführleitung (8) aufweist, so daß ein Entweichen von festem Material aus dem Behälter während der Kunststeinausformung verhindert wird, wobei die Filteranordnung (6) bei der Kunststeinausformungstemperatur eine gute Gasdurchlässigkeit beibehält.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (6) eine kappenförmige Konstruktion (9) umfaßt, die Durchbrechungen aufweist und die mit einer Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) zusammenwirkt, wobei die Basisabschlußwandung (2) eine zu der Abführleitung führende Durchbrechung (7) aufweist, und wobei ein Eindringen von Materialien für die Ausformung des Kunststeins in die Filteranordnung (6) während des Zusammenpressens des Behälters (1) durch Einsatz von Filtermaterial (10) in einem Hohlraum zwischen der Durchbrechung (7) und der kappenförmigen Konstruktion (9) verhindert wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) eine sich durch eine Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) erstreckende und in einem Rohr (11) endende Durchgangsbohrung umfaßt, und daß das Rohr (11) vor dem Erhitzen des Behälters mit der Gas verarbeitenden Einrichtung verbunden wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine schlitzförmige Vertiefung in dem Boden einer Basisabschlußwandung (2) aufweist, daß ein Druckkissen (12) auf einem abstützenden hydraulischen Stößel in Anlage an die Basisabschlußwandung (2) gebracht wird, so daß das Druckkissen (12) und die Vertiefung zusammenwirken, um die Abführleitung (8) zu definieren.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Behälters (1) ein zylindrischer Schirm (4) angeordnet wird, um das teilchenförmige Material auf den Zentralbereich des Behälters (1) einzugrenzen und um das Eindringen von Material in die Ausbuchtungen des balgförmigen Wandaufbaus (3) zu verhindern.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasabsaugrohr (14, 15) an ein Rohr (11) angeschlossen wird, das vorgesehen ist, die Abführleitung abzuschließen, und daß Saugwirkung auf das Gasabsaugrohr ausgeübt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) für das Gas in einem Rohr (11) endet, das L-förmig ausgebildet ist und das einen in dichtendem Zusammenspiel mit der Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) drehbar gelagerten und mit der Abführleitung (8) verbundenen horizontalen Abschnitt aufweist, wobei sich ein Arm des L-förmigen Rohrs in rechtem Winkel zu dem horizontalen Abschnitt erstreckt, daß der Arm des L-förmigen Rohrs in eine aufwärtsgerichtete Stellung ausgerichtet wird, um den Behälter zu transportieren und zu positionieren, und daß das L-förmige Rohr verdreht wird, so daß der Arm abwärts gerichtet ist und durch einen Schlitz in der Seitenwand einer aufwärtsgerichteten Röhre, die das Abgasrohr (14, 15) der Absaugeinrichtung ausbildet, in das Ende des Rohrs eingeführt ist.
  9. Metallener Behälter zur Verwendung bei einem Heißpreßverfahren zur Immobilisierung von stark radioaktivem Abfallmaterial, wobei der Behälter (1) vorgesehen ist, mit einem radioaktiven Abfall und Ausgangsmaterialien zur Ausformung eines Kunststeins aufweisenden, teilchenförmigen Material gefüllt und anschließend geschlossen zu werden, und einen balgförmigen Wandaufbau (3) und eine Abführleitung (8) für Gas zum Anschluß an eine Gas verarbeitende Einrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filteranordnung (6) vorgesehen ist, die bei der Kunststeinausformungstemperatur eine geeignete Gasdurchlässigkeit beibehält und die stromauf der Abführleitung (8) für das Gas angeordnet ist, um während des Zusammenpressens des Behälters (1) zur Ausformung des Kunststeins das Entweichen jeglicher Feststoffe mit den Abgasen zu verhindern.
  10. Behälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (6) eine kappenförmige Konstruktion (9) umfaßt, die Durchbrechungen aufweist und die mit einer Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) zusammenwirkt, wobei die Basisabschlußwandung (2) eine zu der Abführleitung führende Durchbrechung (7) aufweist, und wobei ein Hohlraum zwischen der Durchbrechung (7) und der kappenförmigen Konstruktion (9) ausgebildet ist und ein Filtermaterial beinhaltet, so daß ein Eindringen von Kunststein ausformenden Materialien in die Filteranordnung (6) während des Zusammenpressens des Kanisters (1) grundsätzlich verhindert wird.
  11. Behälter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) von einer sich durch eine Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) erstreckenden und in einem Rohr (11) endenden Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei das Rohr (11) zum Verbinden mit einer Gas verarbeitenden Einrichtung vorgesehen ist.
  12. Behälter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (8) von einer schlitzförmigen Vertiefung in dem Boden einer Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) ausgebildet ist, wobei die Abführleitung dazu vorgesehen ist, im Betrieb durch Zusammenwirkung mit der Oberseite eines auf einem hydraulischen Stößel angeordneten Druckkissens (12) geschlossen zu werden.
  13. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Schirm (4) vorgesehen ist, der das teilchenförmige Material auf den Zentralbereich des Behälters (1) eingrenzt und der das Eindringen dieses Materials in den Bereich der Ausbuchtungen des balgförmigen Wandaufbaus (3) verhindert.
  14. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung in einem Rohr (11) endet, das im Betrieb zur Verbindung mit einem Abgasrohr (14, 15) vorgesehen ist.
  15. Behälter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein L-förmiges Bauteil (11) ist, das einen mit dichtendem Zusammenspiel in der Basisabschlußwandung (2) des Behälters (1) drehbar gelagerten und mit der Abführleitung (8) verbundenen horizontalen Abschnitt aufweist, daß ein sich im rechten Winkel zu diesem horizontalen Abschnitt erstreckender Arm des L-förmigen Rohrs vorgesehen ist, durch eine Drehbewegung aus einer aufwärtsgerichteten Transportstellung in eine abwärtsgerichtete Stellung verschwenkt zu werden, wodurch vorgesehen ist, im Betrieb ein offenes Ende des Rohrs durch einen Schlitz in der Seitenwand einer aufwärtsgerichteten Röhre, die das Abgasrohr (14, 15) der Absaugeinrichtung ausbildet, einzuführen.
EP19860305337 1985-07-16 1986-07-11 Warmverdichtung von Balgbehältern Expired - Lifetime EP0215552B1 (de)

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AUPH149885 1985-07-16
AU1498/85 1985-07-16
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Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0215552A2 EP0215552A2 (de) 1987-03-25
EP0215552A3 EP0215552A3 (en) 1989-08-30
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