FI129112B

FI129112B - Method for treating and solidifying liquid waste

Info

Publication number: FI129112B
Application number: FI20186089A
Authority: FI
Inventors: Kaisa Mäkinen; Ilkka Ropponen; Pasi Kelokaski; Jari Virtanen
Original assignee: Fortum Power & Heat Oy
Priority date: 2018-12-16
Filing date: 2018-12-16
Publication date: 2021-07-15
Also published as: WO2020128158A1; EP3895185A1; FI20186089A1

Abstract

Menetelmä radioaktiivisen jätteen kiinteyttämiseksi sekä kiinteytystuote. Menetelmässä radioaktiivinen jäte, joka käsittää käytettyä keskiaktiivista ioninvaihtohartsia, sekoitetaan hydraulisen sideaineen ja veden muodostamaan seokseen, ja saatava seos kovetetaan jätettä sisältäväksi kiinteytystuotteeksi. Keksinnön mukaan hydraulinen sideaine käsittää sementin ja masuunikuonan sekä masuunikuonan aktivaattorin muodostaman seoksen ja ainakin osa kiinteytykseen käytettävästä vedestä koostuu booripitoisesta haihdutusjäteliuoksesta. Keksintö koskee myös menetelmää vesipitoisen haihdutusjätteen radioaktiivisten komponenttien sitomiseksi. Esillä olevalla ratkaisulla voidaan kasvattaa jätteen määrää pakkauksessa samalla, kun erikseen lisättävien alkalisten komponenttien määrää kiinteytysmassan reseptissä voidaan vähentää. Seikka, että pinta-annosnopeus ei merkittävästi tai ei lainkaan nouse, edustaa varsin merkittävää etua.Method for solidification of radioactive waste and solidification product. In the method, radioactive waste comprising a spent intermediate ion exchange resin is mixed with a mixture of a hydraulic binder and water, and the resulting mixture is cured to a solidification product containing waste. According to the invention, the hydraulic binder comprises a mixture of cement and blast furnace slag and a blast furnace slag activator, and at least part of the water used for solidification consists of a boron-containing evaporative waste solution. The invention also relates to a method for binding the radioactive components of an aqueous evaporative waste. With the present solution, the amount of waste in the package can be increased, while the amount of alkaline components to be added separately in the solidification mass recipe can be reduced. The fact that the surface dose rate does not increase significantly or not at all represents a rather significant advantage.

Description

Menetelmä nestemäisten jätteiden käsittelemiseksi ja kiinteyttämiseksi Esillä oleva keksintö liittyy radioaktiivisen jätteen kiinteyttämiseen.The present invention relates to the solidification of radioactive waste.

Etenkin keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää, jossa nestepitoinen jäte kiinteytetään sekoittamalla se sideaineen ja veden kanssa kovetettavan seoksen muodostamiseksi. Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 16 mukaista menetelmää vesipitoisen haihdutusjätteen radioaktiivisten komponenttien sitomiseksi. Taustaa — Ydinvoimalaitoksen toiminnan aikana syntyvät keskiaktiiviset nestemäiset jätteet voidaan jakaa kolmeen luokkaan: viemärivesijärjestelmästä peräisin oleviin konsentroituihin haihdutusjätteisiin, käytettyihin ioninvaihtohartseihin sekä kiintoaineita sisältäviin viemärivesiin. Viimeksi mainittuja ovat erilaiset sakat ja lietteet. Hartsijate käsittää ioninvaihtomassaa, jolla on puhdistettu erinäisten järjestelmien (primääripiiri, polttoainealtaat jne.) vesiä ja jolla pidetään järjestelmien kemiallista tasapainoa yllä. Tyypillisesti tällaista jätettä syntyy ydinvoimalassa 5-30 m, esim. noin 8— 15 m? vuodessa. Keskiaktiivisen jätteen aktiivisuus on yleensä välillä 1 MBg/kg ja 10 GBg/kg, minkä N vuoksi sitä käsiteltäessä tarvitaan tehokkaita säteilysuojausjärjestelyjä.In particular, the invention relates to a method according to the preamble of claim 1, wherein the liquid waste is solidified by mixing it with a binder and water to form a mixture to be cured. The invention also relates to a method according to claim 16 for binding the radioactive components of the aqueous evaporation waste. Background - Intermediate-level liquid waste generated during the operation of a nuclear power plant can be divided into three categories: concentrated evaporative waste from the sewage system, spent ion exchange resins and sewage containing solids. The latter are various precipitates and sludges. The resin binder comprises an ion exchange mass which has purified the water of various systems (primary circuit, fuel pools, etc.) and which maintains the chemical balance of the systems. Typically, such waste is generated in a nuclear power plant 5-30 m, e.g. about 8-15 m? per year. The activity of intermediate level waste is usually between 1 MBg / kg and 10 GBg / kg, which is why effective radiation protection arrangements are required for its treatment.

O

N S Betonointi on tunnettu ioninvaihtohartsin käsittelymenetelmä. Siinä jäte kiinteytetään = sideaineen, etenkin hydraulisen sideaineen, kuten sementin, masuunikuonan tai näiden E: 30 — seosten, sekä lisäaineen avulla kovaksi kiinteytystuotteeksi (loppusijoitustuote). 3 O Esimerkkinä tunnetuista menetelmistä mainittakoon US-patenttijulkaisussa 9.443.628 S esitetty ratkaisu. Julkaisun mukaan ydinvoimalan radioaktiivinen jäte syötetään kalkkia sisältävään sekoitussäiliöön, johon lisätään lisäaineita sekoittaen. Tämä jälkeen säiliöön syötetään vielä sementtiä ja lisävettä ja sekoitusta jatketaan, kunnes koostumus on tasaisesti sekoittunut.N S Concreting is a known ion exchange resin treatment method. It solidifies the waste = with a binder, in particular a hydraulic binder such as cement, blast furnace slag or mixtures of these E: 30, and an additive into a hard solidification product (disposal product). 30 O An example of a known method is the solution disclosed in U.S. Patent No. 9,443,628 S. According to the publication, the radioactive waste from a nuclear power plant is fed into a mixing tank containing lime, to which additives are added with stirring. The cement is then fed with further cement and additional water and mixing is continued until the composition is evenly mixed.

Näin saadun seoksen annetaan kovettua.The mixture thus obtained is allowed to cure.

Julkaisun mukaan kiinteytysseokseen käytetään 100 paino-osaa jätettä kohti 170-260 paino-osaa sementtiä, 5-20 paino-osaa kalkkia, 20-60 paino-osaa vettä ja 0,25—10 paino- osaa kovetinta.According to the publication, 100 parts by weight of waste, 170 to 260 parts by weight of cement, 5 to 20 parts by weight of lime, 20 to 60 parts by weight of water and 0.25 to 10 parts by weight of hardener are used for the solidification mixture.

Tämän lisäksi seokseen syötetään 2-20 paino-osaa lisäainetta, joka käsittää ainakin kaksi komponenttia, jotka on valittu ryhmästä johon kuuluvat natriumhydroksidi, littumkarbonaatti ja natriumsilikaatti.In addition, 2 to 20 parts by weight of an additive comprising at least two components selected from the group consisting of sodium hydroxide, lithium carbonate and sodium silicate are fed to the mixture.

Kovettimesta merkittävä osa on polykarboksylaattia.A significant part of the hardener is polycarboxylate.

Julkaisun mukaan esitetyllä tavalla saadaan kiinteytetyksi ioninvaihtohartsia n. 40-60 % —jätepakkauksen tilavuudesta.According to the publication, about 40-60% of the volume of the waste package can be solidified in the manner shown.

US-patenttijulkaisussa 9.443.628 ehdotetun reseptin ongelmana on se, että se sisältää hyvin paljon erilaisia lisäaineita — edellä esitettyjen littumkarbonaatin ja natriumsilikaatin lisäksi myös mm. natrium-meta-aluminiaattia ja kaupallisia lisäaineita, jotka nostavat tuotteen —kokonaiskustannusta.The problem with the recipe proposed in U.S. Pat. No. 9,443,628 is that it contains a great variety of additives - in addition to the above-mentioned lithium carbonate and sodium silicate, e.g. sodium meta-aluminate and commercial additives that increase the overall cost of the product.

Monimutkainen resepti sekä useat lisäykset hankaloittavat myös kiinteytyksen operointia.A complicated recipe as well as several additions also complicate the operation of the solidification.

Keksinnön yhteenveto — Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa ainakin osa tekniikan tason ongelmista ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu ydinvoimalan jätteen kiinteyttämiseksi.SUMMARY OF THE INVENTION - The object of the present invention is to eliminate at least some of the problems of the prior art and to provide a completely new solution for solidifying nuclear power plant waste.

Etenkin keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä radioaktiivisen jätteen kiinteyttämiseksi.In particular, it is an object of the invention to provide a method for solidifying radioactive waste.

Menetelmässä kiinteytetään käytettyä keskiaktiivista ioninvaihtohartsia, — joka sekoitetaan hydraulisen sideaineen ja veden muodostamaan seokseen, minkä jälkeen S näin saatava seos kovetetaan jätettä sisältäväksi kiinteytystuotteeksi. 8 N.The method solidifies the spent intermediate ion exchange resin, which is mixed with a mixture of a hydraulic binder and water, after which the mixture thus obtained is cured to a solidification product containing waste. 8 N.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että hydraulisena sideaineena tavallisesti käytetystä = sementistä ainakin osa korvataan masuunikuonalla.The invention is based on the idea that at least part of the cement normally used as a hydraulic binder is replaced by blast furnace slag.

Tällaiseen seokseen lisätään * 30 — ydinvoimalaitoksen radioaktiivista haihdutusjäteliuosta.To such a mixture is added * 30 nuclear power plant radioactive evaporative waste solution.

Tällä voidaan puolestaan korvata 3 sekä osa kiinteytykseen tarvittavasta vedestä että masuunikuonan alkalisesta = aktivaattorista.This, in turn, can replace 3 both the part of the water needed for solidification and the alkaline = activator of the blast furnace slag.

Samalla saadaan kiinteytystuotteeseen sidottua haihdutusjäteliuoksen N radioaktiivinen osa.At the same time, the radioactive part N of the evaporation waste solution is bound to the solidification product.

Edellä esitetyn perusteella saadaan siten aikaan menetelmä, jossa muiden prosessien sivu- tai jälkituotteilla, kuten masuunikuonalla ja haihdutusjäteliuoksella voidaan korvata ainakin osa vastaavista puhtaista raaka-aineista samalla, kun lisättävien komponenttien yhteisvaikutuksella saadaan aikaan tehokas betonimassan kovettuminen ja sidottavan — radioaktiivisen määrän merkittävä lisääminen. Menetelmällä valmistettava tuote, ”kiinteytystuote”, käsittää radioaktiivisen jätteen, joka on kiinteytetty betonimassaan, jolloin kiinteytystuotteen sideaine käsittää sementin, masuunikuonan ja alkalimetalli-karbonaatin seoksen, ja jätteen osuus kiinteytystuotteesta — on yli 50 paino-% tuotteesta. Ainakin noin 10 paino-% kyseisestä jätteestä on tällöin ioninvaihtohartsiin sitoutumatonta jätettä. Vielä yhdessä sovelluksessa saadaan aikaan menetelmä ydinvoimalaitoksen vesipitoisen haihdutusjätteen radioaktiivisten komponenttien sitomiseksi, jossa menetelmässä — vesipitoista haihdutusjätettä syötetään radioaktiivista ioninvaihtojätettä ja hydraulista sideainetta sisältävään, kovettavaan seokseen. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa.Based on the above, a method is thus obtained in which by-products or by-products of other processes, such as blast furnace slag and evaporative waste solution, can replace at least some of the corresponding pure raw materials, while The product to be produced by the process, “solidification product”, comprises radioactive waste solidified in a concrete mass, wherein the binder of the solidification product comprises a mixture of cement, blast furnace slag and alkali metal carbonate, and the waste comprises more than 50% by weight of the solidification product. At least about 10% by weight of the waste in question is then waste which does not bind to the ion exchange resin. In another application, there is provided a method of bonding the radioactive components of a nuclear power plant's aqueous evaporative waste, the method comprising: - feeding the aqueous evaporative waste to a curable mixture comprising radioactive ion exchange waste and a hydraulic binder. More specifically, the solution according to the invention is mainly characterized by what is set out in the independent claims.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Kehitetyllä ratkaisulla jätepakkaukseen saadaan kiinteytettyä ioninvaihtohartsia siten, että kiinteytyksen lisävetenä käytetään keskiaktiivista valvonta-alueen viemärivesien käsittelyjärjestelmästä peräisin olevaa konsentroitua haihdutusjätettä. Tämä nostaa jätteen määrää kiinteytystuotteessa ja — tuloksena saadaan edelleen turvallinen ja kestävä kiinteytystuote.The invention achieves considerable advantages. With the developed solution, a solidified ion exchange resin is obtained in the waste package by using concentrated evaporative waste from the sewage treatment system of the control area as an additional water for solidification. This increases the amount of waste in the solidification product and further results in a safe and durable solidification product.

S LÖ Ratkaisulla voidaankin kasvattaa jätteen määrää pakkauksessa samalla, kun erikseen 7 lisättävien alkalisten komponenttien määrää kiinteytysmassan reseptissä voidaan vähentää. = Seikka että pinta-annosnopeus ei merkittävästi tai ei lainkaan nouse, eikä elutoitavan > 30 — aineksen määrä liioin, edustaa varsin merkittävää etua. 3 = Kiinteytystuotteen aikaansaamiseen käytettävä resepti on poikkeuksellisen tehokas; N kiinteytystuotteesta yli 50 % on jätettä, kun muilla ratkaisuilla jätteen osuus kiinteytystuotteesta tyypillisesti on noin 10-20 %. Jos jätepakkaukseen kiinteytetään — ainoastaan ioninvaihtohartsia, kiinteytystuote sisältää yli 40 % ioninvaihtohartsijätettä.S LÖ The solution can therefore increase the amount of waste in the package, while at the same time reducing the amount of alkaline components to be added separately in the solidification compound. = The fact that the surface dose rate does not increase significantly or at all, and the amount of material to be eluted> 30, does not represent a significant advantage. 3 = The recipe used to make the firming product is exceptionally effective; More than 50% of the solidification product is waste, while with other solutions the proportion of waste in the solidification product is typically about 10-20%. If the waste package is solidified - only ion exchange resin, the solidification product contains more than 40% ion exchange resin waste.

Käyttämällä betonikiinteytyksen lisävetenä haihdutusjätettä, jätteen määrä pakkauksessa saadaan nostettua yli 50 %:iin, sopivimmin yli 55 %:iin, jopa 58-64 %:iin. Ratkaisun eduista voidaan vielä mainita seikka, että haihdutusjätteen käsittely yksin- — kertaistuu ja erikseen käsiteltävien jätteiden määrät vähenevät. Tämän seurauksena mm. nestemäisten jätteiden varastointitarve pienenee. Seuraavassa tarkastellaan lähemmin muutamaa edullista sovellusta yksityiskohtaisen selityksen avulla.By using evaporative waste as additional water for concrete solidification, the amount of waste in the package can be increased to more than 50%, preferably to more than 55%, up to 58-64%. Another advantage of the solution is that the treatment of evaporative waste is simplified and the amount of separately treated waste is reduced. As a result, e.g. the need for storage of liquid waste is reduced. In the following, a few preferred applications will be examined in more detail by means of a detailed explanation.

Piirustuksessa 1 on esitetty yhden sovelluksen mukaisen menetelmän yksinkertaistettu prosessikaavio, piirustuksessa 2 on perspektiivikuviona esitetty viiden betonikappaleen rakenne veteen upottamisen jälkeen vesisäilytyskestävyyden arvioinnin tueksi ja — kuviossa 3 on esitetty graafisesti koekappaleen Co-60, Cs-134 ja Cs-137 eluutiokoetulokset ajan funktiona, aina 365 vuorokauteen asti. Sovellutusmuodot ”Kiinteytystuote” tarkoittaa esillä olevassa yhteydessä radioaktiivista jätettä sekä hydraulista sideainetta sisältävää, kovettua kappaletta, joka sulkee sisälleen kyseistä jätettä ja joka soveltuu tämän radioaktiivisen jätteen loppusijoitukseen. — Tyypillisesti seos syötetään yläpäädystään sellaisen avoimen kuoren, kuten metallikuoren = tai raudoitetun betoniastian, sisälle, jossa seoksen annetaan kovettua kiinteytystuotteen N muodostamiseksi, minkä jälkeen metallikuoren avoimen päädyn päälle valetaan S betonikansi varastoitavaksi kelpaavan tuotteen valmistamiseksi. Tuotetta kutstutaan myös = ”jätepakkaukseksi”. E: 30 > Jätepakkaus soveltuu etenkin keskiaktiivisen jätteen kiinteyttämiseksi loppusijoitusta 3 varten. Esillä olevassa yhteydessä ”keskiaktiivisella jétteelld” tarkoitetaan > ydinvoimalaiteroksen käytössä syntyvää jätettä, jonka radioaktiivisuus on välillä 1 MBg/kg ja 10 GBg/kg. Tähän ryhmään kuuluvat yllä mainitut: viemärivesijärjestelmästä peräisin olevat konsentroidut haihdutusjätteet, radionuklidien erotukseen käytetyt ioninvaihtohartsit sekä kiintoaineita sisältävät viemärivedet mukaan lukien sakat ja lietteet. Esimerkkeinä ioninvaihtohartseista voidaan mainita mm. primääripiirin vesikemian 5 — säätämiseen, dekontaminointiliuosten puhdistukseen ja esimerkiksi allasvesien puhdistukseen tarkoitetut ja käytetyt ioninvaihtohartsit. Nämä hartsit päätyvät nestemäisten jätteiden varastolle ja nämä kiinteytetään betoniseokseen. ”Haihdutusjäteliuos” on emäksinen liuos, joka sisältää booriyhdisteitä, suoloja ja hyvin — pieniä määriä kiintoainesta. Yhdessä sovelluksessa haihdutusjäteliuos on haihdutusjäämä, joka on saatu, kun ydinvoimalaitoksen viemärivesien, sakkojen ja lietteiden kirkastetusta emäliuoksesta on haihduttamalla poistettu radioaktiivisuudesta vapaata nestettä. ”Hydraulinen sideaine” on aine, etenkin mineraalinen aine, joka veden lisäyksen — vaikutuksesta kykenee kovettumaan ja sitomaan yhteen esim. kiinteitä partikkeleita ja kappaleita, joiden kanssa se on sekoitettu. Etenkin esillä olevassa yhteydessä tarkoitetaan ainetta, jonka hydratoituessa sen sisältämät silikaatit ja aluminaatit muodostavat hydrataatiotuotteita, jotka ajan kuluessa kovettuvat yhtenäiseksi sementtiliimaksi.Figure 1 shows a simplified process diagram of a method according to one embodiment, Figure 2 shows a perspective view of the structure of five concrete pieces after immersion in water to support the assessment of water retention resistance, and Figure 3 shows graphically the elution test results of test pieces Co-60, Cs-134 and Cs-137 until the day. Embodiments In the present context, “solidification product” means radioactive waste and a hardened body containing a hydraulic binder, which encloses such waste and which is suitable for the final disposal of this radioactive waste. Typically, the mixture is fed from its upper end into an open shell, such as a metal shell = or a reinforced concrete container, where the mixture is allowed to cure to form a solidification product N, after which a concrete lid is cast on the open end of the metal shell to produce a storable product. The product is also called = “waste packaging”. E: 30> Waste packaging is especially suitable for solidifying intermediate level waste for disposal 3. In the present context, “intermediate level waste” means> waste generated by the operation of a nuclear power plant with a radioactivity of between 1 MBg / kg and 10 GBg / kg. This group includes the above: concentrated evaporative wastes from the sewage system, ion exchange resins used for the separation of radionuclides, and sewage containing solids, including sludges and sludges. Examples of ion exchange resins include e.g. ion exchange resins for use in the control of primary circuit water chemistry, decontamination solutions and, for example, pool water treatment. These resins end up in a liquid waste storage facility and are solidified into a concrete mix. “Evaporative waste solution” is an alkaline solution that contains boron compounds, salts, and very small amounts of solids. In one application, the evaporation waste solution is the evaporation residue obtained after the removal of radioactivity-free liquid from the clarified mother liquor, sludge and sludge solution of a nuclear power plant by evaporation. A “hydraulic binder” is a substance, especially a mineral substance, which, as a result of the addition of water, is able to harden and bind together, for example, solid particles and bodies with which it has been mixed. Particularly in the present context is meant a substance which, on hydration, forms the hydrates of the silicates and aluminates which it contains, which over time harden into a uniform cementitious adhesive.

—”Sementillä” tarkoitetaan epäorgaanista, kalkkikiveen tai kalsiumsilikaattiin perustuvaa hydraulista sideainetta. Tyypillisiä esimerkkeijä ovat Portland- ja rapid-sementtiä. ”Masuunikuona” on sideaine, joka saadaan masuunista, kun kalkkikivestä saatava kalsiumoksidi sitoo itseensä sivukiven epämetalliyhdisteitä, kuten silikaatteja, fosfaatteja ja — sulfidiyhdisteitä. Masuunikuona on yleensä granuloitu ja jauhamalla se noin 100-800 N m?/kg hienouteen saadaan sideaine, joka alkaliaktivaattorin läsnäollessa kykenee N toimimaan hydraulisena sideaineena.- 'Cement' means an inorganic hydraulic binder based on limestone or calcium silicate. Typical examples are Portland and rapid cement. “Blast furnace slag” is a binder obtained from a blast furnace when calcium oxide from limestone binds side metal non-metallic compounds such as silicates, phosphates and sulphide compounds. Blast furnace slag is generally granulated and ground to a fineness of about 100-800 N m / kg to give a binder which, in the presence of an alkali activator, is able to act as a hydraulic binder.

<Q<Q

MN ”Alkaliaktivaattorilla” tarkoitetaan alkalista ainetta, kuten alkali- tai maa- a 30 — alkalimetallihydroksidia, -karbonaattia, -bikarbonaattia tai näiden seosta tai muuta 8 epäorgaanista tai orgaanista alkalista ainetta.MN “Alkali activator” means an alkaline substance such as an alkali or alkaline earth metal hydroxide, carbonate, bicarbonate or a mixture thereof, or another 8 inorganic or organic alkaline substance.

O © N Ensimmäisessä sovelluksessa radioaktiivinen jäte sementin ja masuunikuonan sekä masuunikuonan aktivaattorin muodostamaan seokseen, jolloin ainakin osa kiinteytykseen — käytettävästä vedestä koostuu booripitoisesta haihdutusjäteliuoksesta.O © N In the first application, the radioactive waste is a mixture of cement and blast furnace slag and a blast furnace slag activator, wherein at least part of the water used for solidification consists of a boron-containing evaporative waste solution.

Sopivimmin kovetettavassa seoksessa booripitoisen haihdutusjäteliuoksen määrä on ainakin 10 paino-%, etenkin noin 15-50 paino-%, ioninvaihtohartsijätteen määrästä Yhdessä sovelluksessa radioaktiivisen jätteen osuus kiinteytystuotteesta on yli 50 tilavuus- %, etenkin ainakin 55 tilavuus-%, ja ainakin 10 paino-% radioaktiivisesta jätteestä on ioninvaihtohartsiin sitoutumatonta jätettä. Yhdessä edullisessa sovelluksessa kovettuneen kiinteytystuotteen puristuslujuus on — suurempi kuin 5 MPa, etenkin suurempi kuin noin 10 MPa, sopivimmin noin 12-18 MPa. Yhdessä sovelluksessa kiinteytystuotteen valussa sementin ja masuunikuonan ja mahdollisen alkalin joukkoon lisätään haihdutusjäteliuosta, joka on emäksinen liuos, joka sisältää booriyhdisteitä sekä alkali- ja maa-alkalimetallien suoloja.Most preferably, the amount of boron-containing evaporative waste solution in the curable composition is at least 10% by weight, especially about 15-50% by weight, of the amount of ion exchange resin waste. radioactive waste is waste that does not bind to the ion exchange resin. In one preferred embodiment, the compressed strength of the cured solidification product is - greater than 5 MPa, especially greater than about 10 MPa, preferably about 12-18 MPa. In one application, in the casting of a solidification product, an evaporation waste solution, which is a basic solution containing boron compounds and salts of alkali and alkaline earth metals, is added to the cement and blast furnace slag and any alkali.

Sen pH-arvo on ainakin 11 ja sopivimmin ainakin 11,5. Yhdessä sovelluksessa sementti- ja masuunikuona sekoitetaan kuivana esim. tasosekoittimella ja niiden seos annostellaan yhtenä kokonaisuutena. Muut jätteet, — alkaliaktivaattori ja vesi/haihdutusjäte annostellaan omina yksikköinään erillistä linjaa pitkin suoraan jäteastiaan, jossa ne sekoitetaan. Yhdessä sovelluksessa kiinteytyskappaleen aineet lisätään, eli annostellaan, vaiheittain, esim. 2-10 vaiheessa. Tämä mahdollistaa osaltaan ison jätemäärän sovittamisen — loppusijoitusastiaan. Lisäksi vaiheistuksella varmistetaan astian sisällä olevan jätematriisin S homogeenisuus ja vältetään kerrostumien muodostuminen. Homogeenisyys on LÖ jätepakkauksen pinta-annosnopeuden ja sen käsittelyn kannalta varsin edullista. Jos 7 jätematriisi on epähomogeeninen, jätettä voi jossain kohdassa olla muita kohtia enemmän, = mikä saattaa johtaa ennalta määrätyn astian pinta-annosnopeuden ylittymiseen. > 30It has a pH of at least 11 and preferably at least 11.5. In one application, the cement and blast furnace slag are mixed dry, e.g. with a level mixer, and their mixture is metered as a single unit. Other wastes, - alkali activator and water / evaporation wastes are dispensed as separate units along a separate line directly into the waste bin where they are mixed. In one application, the substances of the solidifying body are added, i.e. dispensed, in stages, e.g. in stages 2-10. This helps to accommodate a large amount of waste - in a disposal container. In addition, phasing ensures the homogeneity of the waste matrix S inside the vessel and avoids the formation of deposits. Homogeneity is quite advantageous in terms of the surface dose rate of the LÖ waste package and its handling. If the waste matrix 7 is inhomogeneous, there may be more waste at some point than elsewhere, = which may lead to the surface dose rate of the predetermined container being exceeded. > 30

O 3 Tyypillisesti haihdutusjäte on haihdutusjäämä, joka on saatu, kun ydinvoimalaitoksen = viemärivesien sakkojen ja lietteiden emäliuoksesta on haihduttamalla poistettu N radioaktiivisuudesta vapaata nestettä.O 3 Typically, evaporation waste is the evaporation residue obtained after the removal of N radioactivity-free liquid from the mother liquor = sewage sludge and sludge mother liquor.

Yhdessä sovelluksessa käytettävän haihdutusjäteliuoksen pH-arvo on noin 11-13,5. Sen booripitoisuus (H3BO3:na) liuoksen painosta on noin 1 — 15 paino-%, etenkin noin 2,5 — 7,5 paino-%. Yhdessä sovelluksessa haihdutusjäteliuoksen jätepitoisuus on 5-40 %, etenkin 10-30 %, sopivimmin 15—25 % laskettuna liuoksen painosta. Yhdessä edullisessa sovelluksessa käytettävä haihdutusjäteliuos on vapaa Ni-63-nuklidista. — Esimerkkinä tyypillisen haihdutusjäteliuoksen koostumuksesta esitettäköön seuraava: Taulukko 1. Haihdutusjäteliuoksen koostumus Analyysi | | 10-14 | | Pitoisuus | Booria (H3BO3:nä) 50—60 g/kg NPOC 0,1 — 1 til-% 1—2,5 g/l 5-15 g/kg 50-90 g/l 1-2,5 g/l 1-2,5 g/l 10-100 g/l 0,1—1 g/l <1,5 g/l 5-50 mg/l 50-250 g/kg Yhdessä sovelluksessa haihdutusjäte toimii masuunikuonan aktivaattorina.The pH of the evaporative waste solution used in one application is about 11-13.5. It has a boron content (as H3BO3) of about 1 to 15% by weight of the solution, in particular about 2.5 to 7.5% by weight. In one application, the waste content of the evaporative waste solution is 5-40%, in particular 10-30%, preferably 15-25% by weight of the solution. In one preferred embodiment, the evaporation waste solution used is free of Ni-63 nuclide. - As an example of the composition of a typical evaporative waste solution, the following is given: Table 1. Composition of evaporative waste solution Analysis | | 10-14 | | Concentration Boron (as H3BO3) 50-60 g / kg NPOC 0.1 - 1 vol% 1-2-2 g / l 5-15 g / kg 50-90 g / l 1-2.5 g / l 1 -2.5 g / l 10-100 g / l 0.1-1 g / l <1.5 g / l 5-50 mg / l 50-250 g / kg In one application, the evaporation waste acts as an activator for blast furnace slag.

N Valinnanvaraisesti masuunikuonan aktivaattori käsittää tämän lisäksi emäksista ainetta,N Optionally, the blast furnace slag activator further comprises a basic substance,

O N kuten alkali- tai maa-alkalimetallikarbonattia. Etenkin ainakin osa masuunikuonanO N such as alkali or alkaline earth metal carbonate. Especially at least part of the blast furnace slag

LO 7 aktivaattorina käytettävästä alkali- tai maa-alkalimetallikarbonaatista lisätään erillisenä T kemikaalina, eli kiinteänä jauheena.The alkali or alkaline earth metal carbonate used as LO 7 activator is added as a separate T chemical, i.e. as a solid powder.

I E 20 8 Yhdessä sovelluksessa saadaan aikaan kiinteytystuote, joka käsittää radioaktiivisen jätteen, ce joka on kiinteytetty betonimassaan, jonka sideaine käsittää sementin, masuunikuonan ja | alkalimetalli-karbonaatin seoksen, jolloin jätteen osuus kiinteytystuoteesta on yli 50 paino- % tuotteesta ja jolloin ainakin 10 paino-% jätteestä on ioninvaihtohartsiin sitoutumatonta — jätettä.I E 20 8 In one application, a solidification product is provided comprising radioactive waste, ce solidified in a concrete mass, the binder of which comprises cement, blast furnace slag and | an alkali metal carbonate mixture, wherein the waste comprises more than 50% by weight of the solidification product and wherein at least 10% by weight of the waste is unbound to the ion exchange resin.

Yhdessä sovelluksessa kiinteytysseokseen käytetään 100 paino-osaa jätettä kohti 100 paino-osaa jätettä kohti 10-200 paino-osaa sementtiä, 50-300 paino-osaa masuunikuonaa sekä 10—100 paino-osaa vettä ja 0,1-10 paino-osaa alkaliaktivaattoria masuunikuonalle.In one application, 100 parts by weight of waste per 100 parts by weight of waste, 10 to 200 parts by weight of cement, 50 to 300 parts by weight of blast furnace slag and 10 to 100 parts by weight of water and 0.1 to 10 parts by weight of alkali activator per blast furnace slag are used for the solidification mixture. .

Esimerkkinä tyypillisen kiinteytysseoksen koostumuksesta esitettäköön seuraava (taulukko 2): Taulukko 2. Kiinteytysseoksen koostumus Ioninvaihtohartsi 25-75 100-200 Sooda (natriumkarbonaatti Lisävesi (säiliön haihdutusjäteliuos Tyypillisesti kiinteytystuote on suljettu toisesta päädystään avoimen kuoren, kuten metalli- tai raudoitetun betonikuoren, sisälle, jolloin avoin pääty on suljettu betonikannella jätepakkauksen muodostamiseksi. Yhdessä sovelluksessa ei käytetä astiaa, joka on täysin avoin päädystään vaan päätyä, jossa —onlevy, joka on varustettu rei'illä kaikille jäteastiaan annosteltaville tuotteille. Tällaisen rei'itetyn levyn avulla voidaan estää sekoituksen aikana tapahtuvaa märän kiinteyty s- tuotteen roiskuminen, tai ainakin merkittävästi vähentää sitä. Sopivimmin kiinteytystuotteesta muodostetun jätepakkauksen pinta-annosnopeus on — korkeintaan 5 mSv/h, tyypillisesti noin 0,05 mSv/h.As an example of the composition of a typical solidification mixture, the following is shown (Table 2): Table 2. Composition of the solidification mixture Ion exchange resin 25-75 100-200 Soda ash (sodium carbonate Auxiliary water In one application, a container is not used which is completely open at its end, but an end with a plate provided with holes for all the products to be dispensed into the waste container. - splashing of the product, or at least significantly reducing it Preferably, the surface dose rate of the waste package formed from the solidification product is - at most 5 mSv / h, typically about 0.05 mSv / h.

N a Yhdessä sovelluksessa esillä olevaa teknologiaa käytetään vesipitoisen haihdutusjätteen e radioaktiivisten komponenttien sitomiseksi, jolloin vesipitoista haihdutusjätettä syötetään = radioaktiivista ioninvaihtojätettä ja hydraulista sideainetta sisältävään, kovettavaan E 25 — seokseen. Haihdutusjätteen tilavuus on noin 10-50 % kovetettavan seoksen o kokonaisnestetilavuudesta. >N a In one application, the present technology is used to bind the radioactive components of an aqueous evaporative waste e, whereby the aqueous evaporative waste is fed to a curable E 25 mixture containing a radioactive ion exchange waste and a hydraulic binder. The volume of the evaporation waste is about 10-50% of the total liquid volume of the mixture to be cured. >

O co > Oheisessa kaaviossa on kuvattu yhden sovelluksen mukainen kiinteytysprosessi.O co> The following diagram illustrates the solidification process according to one application.

Kiinteytyslaitoksessa tapahtuvan kiinteytysprosessin tarkoituksena on muuttaa radioaktiiviset nestemäiset jätteet, eli haihdutusjätteet, käytetyt ioninvaihtohartsit sekä lietteet ja sakat, loppusijoitettavaan muotoon kiinteyttämällä ne eräperiaatteella toimivassa prosessissa betonimatriisiin.The purpose of the solidification process in the solidification plant is to convert radioactive liquid waste, ie evaporation waste, spent ion exchange resins and sludges and sludges, into a final form by solidifying them in a batch process into a concrete matrix.

Haihdutusjäte syntyy viemärivesien käsittelyjärjestelmästä, kun sakkojen ja lietteiden päälle kerrostunut liuos ajetaan evaporointiin. Evaporaattorilla liuoksesta haihdutetaan aktiivisuudesta vapaata lauhdetta, joka lasketaan suodatuksen ja tarkistusmittausten jälkeen mereen. Jäljelle jäänyt konsentroitunut haihdutusjäte on emäksinen liuos, joka sisältää — booriyhdisteitä, suoloja ja hyvin pieniä määriä kiintoainesta. Konsentroitunut haihdutusjäte välivarastoidaan nestemäisten jätteiden varastolle 1. Kun yksi säiliö täyttyy, pienet määrät kiintoainesta on saostunut säiliön pohjalle ja päälle muodostunut liuos otetaan talteen. Liuoksesta voidaan erottaa esim. kesiumin — selektiivisellä ioninvaihtomassalla. Liuos pumpataan nestemäisten jätteiden varastolle säiliöön 1. Mahdollisen erotuksen tai puhdistuksen jälkeen liuoksen radioaktiivisuus on niin pieni, että se voidaan pumpata hyväksyttyjen menettelyjen mukaisesti hallitusti voimalaitokselta mereen. Kesiumin erotukseen käytetty, ioninvaihtomassaa sisältävä kolonni loppusijoitetaan betoniseen loppusijoitusastiaan.Evaporation waste is generated from the sewage treatment system when the solution deposited on the fines and sludges is driven to evaporation. With the evaporator, the activity-free condensate is evaporated from the solution, which is discharged into the sea after filtration and check measurements. The remaining concentrated evaporative waste is an alkaline solution containing - boron compounds, salts and very small amounts of solids. Concentrated evaporation waste is temporarily stored in liquid waste storage 1. When one tank is filled, small amounts of solids have precipitated at the bottom of the tank and the solution formed on top is recovered. For example, cesium can be separated from the solution by a selective ion exchange mass. The solution is pumped to the liquid waste storage tank 1. After any separation or purification, the radioactivity of the solution is so low that it can be pumped from the power plant into the sea in a controlled manner in accordance with approved procedures. The column containing the ion exchange mass used for the separation of cesium is disposed of in a concrete disposal vessel.

Haihdutusjätteen lisäksi voimalaitoksella syntyy ioninvaihtohartsijätettä. Ioninvaihtohartseja käytetään mm. primääripiirin vesikemian ylläpitoon ja esimerkiksi booratun veden ja dekontaminointiliuosten puhdistuslaitosten suodattimissa. Kun ioninvaihtohartsit ovat kylläisiä, niitä ei elvytetä vaan ne pumpataan nestemäisten jätteiden — varastosäiliöön ja kiinteytetään suoraan betoniin.In addition to evaporation waste, the power plant generates ion exchange resin waste. Ion exchange resins are used e.g. for the maintenance of primary circuit water chemistry and, for example, in filters for borate water and decontamination solution treatment plants. When the ion exchange resins are saturated, they are not revived but are pumped into a liquid waste storage tank and solidified directly into the concrete.

S LÖ Kiinteytysprosessia ennen ioninvaihtohartsia tai haihdutusjätettä siirretään nestemäisten 7 jätteiden varaston säiliöstä 1 kiinteytyslaitokselle sekoitussäiliöön 2. i — Toninvaihtohartsien ja haihdutusjätteen sekoitussäiliöt ovat erillisiä säiliöitä, joihin 3 kiinteytettävä jäte-erä aluksi siirretään. Jäte-erä tarkoittaa noin 4 m3:n määrää, joka = siirretään nestemäisten jätteiden varastolta kiinteytyslaitokselle.S LÖ The solidification process before the ion exchange resin or evaporative waste is transferred from the liquid 1 waste storage tank 1 to the solidification plant in mixing tank 2. i - The mixing tanks for tonic exchange resins and evaporative waste are separate tanks to which the 3 batches of waste to be solidified are initially transferred. A waste batch means an amount of about 4 m3 = transferred from a liquid waste storage facility to a solidification plant.

N Jäte sekoitetaan mahdollissmman homogeeniseksi kierrättämällä sitä sekoitus- ja — annostelusäiliöiden välisessä kierrossa. Jokaisesta kiinteytettävästä jäte-erästä otetaan näyte näytteenottokierron kautta radiokemiallisia analyyseja ja betonimatriisin laadunvalvontaa eli ns. ennakkokoetta varten. Kiinteytystä ei voida aloittaa uudesta jäte- erästä ennen kuin voimalaitoksen laboratorio on määrittänyt näytteestä nuklidispesifisen aktiivisuuden, eli ”jätteen sormenjäljen", ja laskenut jätteen teoreettisen annosnopeuden, — millä arvioidaan täyttääkö siirretty jäte jäteastian suunnitteluperusteet mm. pinta- annosnopeuden osalta. Valmiin jätepakkauksen pinta-annosnopeus ei saa ylittää arvoa 5 mSv/h.N The waste is mixed as homogeneously as possible by circulating it in a circuit between the mixing and dosing tanks. Radiochemical analyzes and quality control of the concrete matrix, i.e. the so-called for the preliminary test. Solidification cannot be started from a new batch of waste until the power plant laboratory has determined the nuclide-specific activity of the sample, ie the "waste fingerprint", and calculated the theoretical waste rate, which assesses whether the transferred waste meets the waste bin design criteria. shall not exceed 5 mSv / h.

Ennakkokokeen tarkoitus on varmistaa, että valittu kiinteytysresepti on toimiva ja että — kiinteytystuotteelle asetetut betonikemialliset ominaisuudet täyttyvät eli varmistaa, että käsiteltävä jäte toimii halutulla tavalla kiinteytysprosessissa ja saavuttaa sille määritellyt vaatimukset.The purpose of the preliminary test is to ensure that the selected solidification recipe is functional and that - the concrete chemical properties set for the solidification product are met, ie to ensure that the waste to be treated works as desired in the solidification process and meets the specified requirements.

Kun radiokemian laboratorio on analysoinut jäte-erän ja ennakkokokeet on tehty, voidaan — aloittaa kiinteytys. Mikäli gamma-analyysissä tai ennakkokokeessa on todettu, että jätepakkauksen annosnopeusraja ylittyy tai jäte ei sitoudu, jäte voidaan tarvittaessa palauttaa myös takaisin nestemäisten jätteiden varastolle ja ottaa uusi jäte-erä kiinteytyslaitokselle.Once the batch of waste has been analyzed by the radiochemistry laboratory and the preliminary tests have been carried out, solidification can be started. If a gamma analysis or preliminary test has shown that the dose rate limit for the waste package is exceeded or the waste is not bound, the waste can also be returned to the liquid waste storage facility and a new waste batch taken to the solidification plant.

— Kiinteytysprosessi alkaa siirtämällä jäteastia 12 nosturilla linjan alkupäähän. Tämän jälkeen jäteastia siirretään akkukäyttöisen siirtovaunun avulla kiskoja pitkin kiinteytyspisteeseen. Sekoitussäiliöstä 2 siirretään tarvittava määrä jätettä annostelusäiliöön, josta jäte annostellaan jäteastiaan 12. Kiinteytyspisteessä jäteastiaan annostellaan jäte, lisäaineena ja kiinteänä, jauhemaisena alkaliaktivaattorina käytetty sooda — (natriumkarbonaatti tai natriumkarbonaatin ja natriumbikarbonaatin seos) sekä sementin 4 S ja masuunikuonan 5 seos ja lisävesi. Annostellut aineet sekoitetaan jäteastian sekoittimella O homogeeniseksi kiinteytystuotteeksi.- The solidification process begins by moving the waste bin with 12 cranes to the beginning of the line. The waste container is then moved by rails along the rails to the solidification point. The required amount of waste is transferred from the mixing tank 2 to the dosing tank, from where the waste is dispensed into the waste container 12. At the solidification point, the waste is dispensed with soda ash The metered substances are mixed with a waste container mixer O to form a homogeneous solidification product.

~ I Yhdessä sovelluksessa ioninvaihtohartsijäte sekoitetaan ensin jauhemaisena kemikaalina * 30 — lisättävä alkaliaktivaattorin kanssa, minkä jälkeen näin muodostettuun seokseen lisätään 3 annoksittain hydraulista sideainetta ja haihdutusjäteliuosta.In one application, the ion exchange resin waste is first mixed as a powdered chemical * 30 - to be added with an alkali activator, after which a hydraulic binder and an evaporating waste solution are added in 3 portions to the mixture thus formed.

©©

O N Yhdessä sovelluksessa hydraulinen sideaine lisätään 1-20 annoksena, etenkin 2—10- annoksena. Yhdessä sovelluksessa haihdutusjäteliuos lisätään 1-20-annoksena, etenkin 2— —10-annoksena.O N In one application, the hydraulic binder is added in 1 to 20 portions, especially 2 to 10 portions. In one application, the evaporation waste solution is added in 1-20 doses, especially in 2-10 doses.

Yhdessä sovelluksessa haihdutusjätettä annostellaan puolet jäteastian tilavuudesta. Näin voidaan toimia esim. jos jäteastiaan ei kiinteytetä muuta jätettä. Toisessa sovelluksessa haihdutusjätettä annostellaan astiaan noin 1/10 — 1/5 osa jäteastian tilavuudesta. Tämä — sovellus sopii tilanteeseen, jossa massaan sekoitetaan myös muuta jätettä. Annostelun ja sekoituksen ollessa valmis jäteastia siirretään siirtovaunulla sitoutumaan. Kiinteytystuotteen sitoutumisreaktio eli hydrataatioreaktio vapauttaa lämpöä. Tämän vuoksi sitoutumista seurataan kiinteytyslinjalle asennettujen lämpötilamittausten avulla. —-Joslämpötila ei jäteastian pinnalla nouse lainkaan tai lämpötila nousee liian korkeaksi, sitoutuminen ei ole tapahtunut toivotulla tavalla. Lisäksi sekoituksen ja sitoutumisen aikana jäteastiaa voidaan tarkkailla kahdella kameralla. Kun jäte on sitoutunut vähintään 24 tuntia, kovettunut ja jäähtynyt jäteastia siirretään siirtovaunun avulla kannenvalupisteeseen 13.In one application, the evaporation waste is metered in half the volume of the waste container. This can be done, for example, if no other waste is solidified in the waste container. In another application, about 1/10 to 1/5 of the volume of the waste container is dispensed into the vessel. This application is suitable for a situation where other waste is also mixed into the pulp. When dosing and mixing are complete, the waste container is transferred to the transfer trolley for binding. The binding reaction of the solidification product, i.e. the hydration reaction, releases heat. Therefore, the binding is monitored by means of temperature measurements installed on the solidification line. —-If the temperature on the surface of the waste container does not rise at all or the temperature rises too high, the binding has not taken place as desired. In addition, during mixing and binding, the waste container can be monitored with two cameras. After the waste has set for at least 24 hours, the hardened and cooled waste container is transferred to the deck pouring point 13 by means of a transfer trolley.

Kansi on valettavissa, kun kiinteytystuotteen pinnalla ei ole havaittavissa erottunutta vettä. Operaattori valmistaa kannenvalun tasosekoittimessa oikean määrän kansibetonia. Kun operaattori on antanut laskuluvan, valuu kansibetoni 7, 8 painovoimaisesti annostelusäiliön 10 kautta jäteastian päälle ja levittyy kanneksi. Kansibetonin tasosekoittimen toimintaa ja — kannenvalua voidaan tarkkailla kameralla. Kannenvalun jälkeen valmista jäteannosta aletaan kutsua jätepakkaukseksi 13. Jätepakkaus siirretään radan päähän ja kansivalun annetaan kuivua. Aikaisintaan seuraavana päivänä kannenvalusta jätepakkaus siirretään kuukausivarastoon 14. Jätepakkauksia käsitellään kauko-ohjatun siltanosturin avulla kuukausivaraston ulkopuolelta. Kuukausivarastossa jätepakkaus on vähintään 28 — vuorokautta, jonka jälkeen se voidaan siirtää uloskuormaustilaan kuljetusalustalle ja S kuljetetaan lopulta voimalaitosjäteluolaan 15. 8 N. Kaikki jauhemaisten aineiden varastointi-, annostelu- ja syöttölaitteet 2-110n sijoitettu = kiinteytyslinjan päälle. Kemikaalivarasto, masuunikuona- ja sementtisiilo 4—8 * 30 — apujärjestelmineen ovat normaalia prosessitilaa ja sijoitettu valvotun alueen ulkopuolelle 3 omaan siilotilaansa. ©The lid can be cast when no separated water is visible on the surface of the solidification product. The operator prepares the correct amount of lid concrete in the deck level mixer. After the operator has given permission to lower, the cover concrete 7, 8 flows by gravity through the dosing tank 10 onto the waste container and spreads as a lid. The operation and deck casting of the deck concrete mixer can be monitored with a camera. After the lid casting, the finished waste batch is called waste pack 13. The waste pack is transferred to the end of the track and the cover casting is allowed to dry. At the earliest the day after the deck casting, the waste package is transferred to the monthly warehouse 14. Waste packages are handled by means of a remote-controlled bridge crane from outside the monthly warehouse. In the monthly storage, the waste package is at least 28 days, after which it can be transferred to the unloading space on the transport platform and S is finally transported to the power plant waste cave 15. 8 N. All powder storage, dosing and feeding equipment 2-110n placed = on the solidification line. The chemical storage, blast furnace slag and cement silo 4-8 * 30 - with auxiliary systems are in normal process space and located outside the controlled area 3 in their own silo space. ©

O N Jauhemaiset aineet siirretään paineilmalla. Kiinteytyslaitoksen valvomo on sijoitettu säteilystä vapaalle alueelle niin, että valvomon ikkunasta näkee valvonta-alueelle.O N Powdered substances are transferred with compressed air. The control room of the solidification plant is located in a radiation-free area so that you can see the control area from the window of the control room.

Kiinteytysprosessia operoidaan kiinteytyslaitoksen valvomosta, minkä avulla minimoidaan henkilökunnan saama säteilyannos. Kuten yllä todettiin, esillä olevalla menetelmällä vähennetään merkittävästi — haihdutusjätteen säilytyksestä aiheutuvaa varastointitarvetta. Tämä käy ilmi seuraavasta esimerkistä: Voimalaitoksen kiinteytyslaitoksen maksimitavoite kiinteytysten suhteen on esimerkiksi 200-250 kiinteytystä vuodessa. Keskikokoinen voimalaitos tuottaa vuodessa noin 40-50 — m? haihdutusjätettä. Haihdutusjätteen käyttö ioninvaihtohartsin kiinteytyksen lisävetenä edellä kuvatulla tavalla esimerkiksi ainakin 200 kiinteytyksessä vähentää varastoitavan haihdutusjätteen määrää ~20-25 m*:lla, mikä käytännössä puolittaa vuosittain syntyvän haihdutusjätteen määrän. — Esimerkki Laboratoriomittakaavassa valmistettiin massaa, joka soveltuu kiinteytyskappaleiden tuottamiseen. — Kokeissa noudatettiin taulukossa 3 esitettyjä olosuhteita ja määräsuhteita.The solidification process is operated from the solidification plant's control room, which minimizes the radiation dose received by the personnel. As stated above, the present method significantly reduces - the storage requirement due to the storage of evaporative waste. This is illustrated by the following example: The maximum target for solidification of a power plant solidification plant is, for example, 200-250 solidifications per year. A medium-sized power plant produces about 40-50 - m per year? evaporation waste. The use of evaporation waste as additional water for ion exchange resin solidification as described above, for example in at least 200 solidifications, reduces the amount of evaporation waste to be stored by ~ 20-25 m *, which practically halves the amount of evaporation waste generated annually. - Example On a laboratory scale, a pulp suitable for the production of solidification bodies was prepared. - The experiments followed the conditions and proportions shown in Table 3.

OF O OF

LÖ <QLÖ <Q

MN

I a aI a a

O coO co

O

O coO co

O OF

Taulukko 3. Kiinteytyskoetulokset Reseptitiedot Alkaliaktivaattorin paino-osa Lisäveden (haihdutusjäte) paino- osa 0,35 Massan lähtötiedot L | Hartsin lämpötila [*C] | > HartsinpH | 6 | Lisäveden lämpötila [*C] Laboratorion lämpötila [*C] | — Tuoremassan ominaisuudet | ~~ | Lämpötila [°C Tiheys [kg/m3] 1733 Kovettuneen betonin ominaisuudet Tiheys 1 d [kg/m3] 1710 Puristuslujuus [N/mm?] 12,92 Kuten taulukosta käy ilmi, hartsi- tai haihdutusjätteen käyttäminen massassa ei oleellisesti — muuta tuoreen betonin pH:ta ei-toivottuun, eli happamaan suuntaan, vaan massa pysyi emäksisenä. O Kokeen massa oli sekoituksen lopussa notkea ja muokattava. Massan päälle ei erottunut ro vettä ja hartsirakeet olivat jakautuneet tasaisesti massaan. Vuorokauden ikäisestä K 10 — kappaleesta irtosi pieniä paloja muotista irrotettaessa, mistä syystä kuivatiheyden arvoa ei z voida pitää täysin luotettavana. aTable 3. Solidification test results Recipe data Alkali activator weight fraction Additional water (evaporation waste) weight fraction 0.35 Mass input data L | Resin temperature [* C] > HartsinpH | 6 | Auxiliary water temperature [* C] Laboratory temperature [* C] - Fresh pulp characteristics ~~ | Temperature [° C Density [kg / m3] 1733 Properties of hardened concrete Density 1 d [kg / m3] 1710 Compressive strength [N / mm?] 12.92 As shown in the table, the use of resin or evaporative waste in the pulp is not essential - change fresh concrete pH in the undesired, i.e. acidic, direction, but the mass remained basic. O At the end of the mixing, the test mass was supple and malleable. No ro water separated on the pulp and the resin granules were evenly distributed in the pulp. Small pieces detached from the day - old K 10 when the mold was removed, so that the dry density value z cannot be considered completely reliable. a

B 2 Tuoremassan lämpötila oli kokeessa vain hieman korkeampi kuin raaka-aineiden = lämpötila, mikä ennakoi edullista sitoutumisaikaa.B 2 The temperature of the fresh mass in the experiment was only slightly higher than that of the raw materials = temperature, which predicts a favorable setting time.

N Tuoreen ja kovettuneen massan ominaisuudet määritettiin seuraavien standardien mukaan: e SFS-EN 12350-5 Tuoreen betonin testaus. Osa 5: Leviämä e SFS EN 12350-6 Tuoreen betonin testaus.N The properties of fresh and hardened mass were determined according to the following standards: e SFS-EN 12350-5 Testing of fresh concrete. Part 5: Spread e SFS EN 12350-6 Testing of fresh concrete.

Osa 6: Tiheys e SFS-EN 12390-3 Kovettuneen betonin testaus.Part 6: Density e SFS-EN 12390-3 Testing hardened concrete.

Osa 3: Koekappaleiden puristuslujuus Kiinteytystuotteen tulee olla valmistumisen jälkeen muokattava ja sekoitettava.Part 3: Compressive strength of test pieces The solidification product must be shaped and mixed after completion.

Massan hyvällä sekoitettavuudella varmistetaan kiinteytystuotteen homogeenisyys myös jäteastiassa.The good miscibility of the pulp also ensures the homogeneity of the solidification product in the waste container.

Leviämätestillä määritetään kiinteytystuotteen notkeutta.The spread test determines the flexibility of the solidification product.

Koemassan leviämätulos oli varsin edullinen (185 mm); tällainen massa ei ole liian notkea, jolloin osa aktiivisesta kiinteytystuotteesta voisi roiskua sekoituksen aikana ulos jäteastiasta, eikä liian — jäykkä, vaan hyvin työstettävissä.The test mass spread result was quite favorable (185 mm); such a mass is not too flexible, so that part of the active solidification product could spill out of the waste container during mixing, and not too rigid, but very workable.

Massalla märkä- ja kuivatiheyden ero on noin 20 kg/m?. Tämä on varsin hyvä arvo — sen perusteella voidaan päätellä, että kosteuden haihtuminen betonista on sopivan nopeaa.With pulp, the difference between wet and dry density is about 20 kg / m ?. This is a fairly good value - it can be concluded that the evaporation of moisture from the concrete is suitably fast.

Myös puristuslujuus on sopiva täyttämään viranomaisen asettaman — puristuslujuusvaatimuksen 28 vuorokauden ikäiselle kiinteytystuotteelle.The compressive strength is also suitable to meet the compressive strength requirement set by the authority for a 28-day-old solidification product.

Kuviossa 3 ja siihen liittyvässä taulukossa 4 on esitetty vesisäilytyskestävyyden arviointiperusteet: Taulukko 4. Vesisäilytyskestävyyden arviointiperusteet | Pientäpintahalkeilua | 0B | | Murenemista ja pientä lohkeilua | D | O Edellä mainitusta massa valmistettuja vesisäilytyskappaleita pidettiin voimalaitosjäteluolan ro pohjavedessä yhdeksän vuorokautta.Figure 3 and the associated Table 4 show the criteria for assessing water retention resistance: Table 4. Criteria for assessing water retention resistance | Small surface cracking 0B | | Crumbling and small splitting D | O Water storage bodies made from the above mass were kept in the groundwater of the power plant waste cave ro for nine days.

Tämän jälkeen niiden kunto oli taulukon 4 nojalla ~ ”A” eli kappale olivat ehjä (ks. kuvio 3). Kun vesisäilytyskappaleita oli pidetty 35 E 25 — vuorokautta vedessä, niiden kunto oli ”B” eli pientä pintahalkeilua esiintyi, mutta o kappaleiden toimivuuden kannalta tämä oli epäolennaista. 3 = Kappaleen tulee kestää vesisäilytystä eikä saa halkeilla, murentua tai lohkeilla.Thereafter, their condition was ~ “A” according to Table 4, i.e. the body was intact (see Figure 3). After the water storage bodies had been kept in water for 35 E 25 days, their condition was “B”, ie there was a slight surface cracking, but this was irrelevant to the functionality of the bodies. 3 = The part must be able to withstand water storage and must not crack, crumble or crack.

N Kiinteytystuotetta seurataan vesisäilytyksessä vähintään 14 vuorokautta.N The solidification product is monitored in water storage for at least 14 days.

Kun — voimalaitosjäteluola aikanaan suljetaan, se täyttyy pohjavedellä.When - the power plant waste cave is closed in due course, it will be filled with groundwater.

Voidaan olettaa että teknisten etenemisesteiden hajotessa, aikaisintaan 500 vuoden kuluttua, luolan pohjavesi pääsee kosketuksiin itse kiinteytystuotteen kanssa. Valmistettiin eluutiokoekappaleita ja näytteenottovälit valittiin mukaillen sekä ANSI/ANS-It can be assumed that when the technical barriers to progress break down, at the earliest after 500 years, the groundwater of the cave will come into contact with the solidification product itself. Elution specimens were prepared and sampling intervals were selected according to both ANSI / ANS

16.1-2003 standardia että yleisiä betoninormeja. Itse eluutiokokeiden näytteenotto suoritettiin em. standardin mukaan. Otettiin tarkasteluun kolme nuklidia, joista hartsijätteen kokonaisaktiivisuus pääasiassa muodostuu eli Co-60, Cs-134 ja Cs-137. Eluutiokoetuloksissa on huomioitu myös haihdutusjätteestä peräisin oleva aktiivisuus. Tulokset on esitetty kuviossa 4.16.1-2003 standard and general concrete standards. Sampling of the elution experiments itself was performed according to the above standard. Three nuclides were considered, from which the total activity of the resin waste mainly consists of Co-60, Cs-134 and Cs-137. The activity from the evaporation waste has also been taken into account in the elution test results. The results are shown in Figure 4.

Kuten kuviosta käy ilmi, eluutiokoetulokset on tehty 365 vuorokauden ikäiselle kappaleelle asti ja tuloksista voidaan selvästi nähdä eluutionopeuden hidastuminen. Testistä saadaan hyvä arvio kappaleen vesisäilyvyyskestävyydestä. Vuoden vesisäilytyksen — jälkeen eluutiokoekappaleessa ei ollut nähtävissä visuaalisen tarkastelun perusteella halkeamia tai murentumia ja on oletettavaa, että halkeamia ei ollut muodostunut ainakaan merkittävästi, sillä mikäli halkeamia olisi ilmestynyt kappaleeseen, eluoitumispinta-ala olisi kasvanut ja sitä mukaa myös eluutionopeus. — ViitenumeroluetteloAs can be seen from the figure, the elution test results have been made up to a piece of 365 days old and the results clearly show a slowing down of the elution rate. The test gives a good estimate of the water resistance of the part. After one year of water storage, no cracks or crumbs were visible in the elution specimen by visual inspection, and it is assumed that no cracks had formed at least significantly, because if cracks had appeared in the body, the elution area would have increased and so did the elution rate. - List of reference numbers

1. Nestemäisen jätteen varastosäiliö 2 Sekoitussäiliö 3, 9, 10 Annostelusäiliö N 25 4 Sementin varastosiilo N 5 Masuunikuonon varastosiilo S 6 Lisäaineiden säiliö = 7 Sementin varastosiilo z 8 Vesisäiliö 8 30 11 Vaaka 3 12 Jätesäiliö 2 13 Jätepakkaus 14 Varasto 15 Loppusijoitus1. Liquid waste storage tank 2 Mixing tank 3, 9, 10 Dosing tank N 25 4 Cement storage silo N 5 Blast furnace slag storage silo S 6 Additive tank = 7 Cement storage silo z 8 Water tank 8 30 11 Scale 3 12 Waste tank 2 13 Waste packaging 14 Storage 15

Claims

Claims:

A process for solidifying radioactive waste, according to which process - the radioactive waste comprises used intermediate-active ion exchange resin, which is mixed in a mixture formed by a hydraulic binder and water, after which - the mixture thus obtained is cured into a solidification product, which contains waste, characterized by the combination, wherein - the hydraulic binder comprises a mixture formed of cement and blast furnace slag and an activator for blast furnace slag and - at least part of the water used for solidification consists of a boron-containing evaporation waste solution, the pH of which is at least 11.

Process according to Claim 1, characterized in that the mixture intended to be cured amounts to at least 10% by weight, in particular to about 15-50% by weight, of the amount of ion-exchange resin waste in the boron-containing evaporation waste solution.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the proportion of radioactive waste in the solidification product is more than 50% by volume, in particular at least 55% by volume, and at least 10% by weight of the radioactive waste consists of ion exchangers. - resin unbound waste.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the compression strength of the cured solidification product is greater than 5 MPa, in N 25 - in particular greater than about 10 MPa, most preferably about 12-18 MPa.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaporative waste solution consists of a basic solution containing boron compounds z as well as alkali metal and alkaline earth metal salts. 2 30 3

Process according to one of the preceding claims, characterized in that the pH value of the evaporative waste solution is at least 12.5 and most preferably N at least 13.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaporation waste consists of an evaporation residue, which is obtained when radioactive liquid is removed by evaporation from mother liquor from wastewater precipitates and sludge from a nuclear power plant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation waste acts as an activator for the blast furnace slag.

Process according to one of the preceding claims, characterized in that - the activator for the blast furnace slag comprises alkali metal or alkaline earth metal carbonate.

Process according to Claim 9, characterized in that at least a part of the alkali metal or alkaline earth metal carbonate used as activator for the blast furnace slag is added as a separate chemical in the mixture of cement and blast furnace slag.

Process according to one of the preceding claims, characterized in that the solidification mixture contains per 100 parts by weight of waste 10-200 parts by weight of cement, 50-300 parts by weight of blast furnace slag and 10-100 parts by weight of water and 0.1-10 parts by weight of alkali activator for the blast furnace slag .

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the solidification mixture contains cement and blast furnace slag in a weight ratio of 1: 0.5-1: 10, in particular 1: 1-1: 5, and most preferably the total amount of cement and blast furnace slag to 50-500 parts by weight, in particular to 100-300 parts by weight, per 100 parts by weight of ion exchange resin. 13. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the ion exchange resin waste is first mixed with an alkali activator, which is intended to be supplied as a chemical in powder form, after which - in this way the mixture formed is supplied in doses of hydraulic binder and = evaporative waste solution.

N

Process according to Claim 13, characterized in that the hydraulic binder is supplied in doses of 1-20, in particular in doses of 2-10, and the evaporative waste solution is supplied in doses of 1-20, in particular in doses of 2 -10.

Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pH value of the evaporative waste solution amounts to about 11-13.5 and its boron content (as H3BO3) of the weight of the solution to about 1-15% by weight, in particular to about 2.5-7.5% by weight.

Process for binding radioactive components in aqueous evaporation waste, characterized in that aqueous evaporation waste is fed into a mixture to be cured, which contains radioactive ion exchange resin waste and a hydraulic binder, and wherein the evaporation waste is fed in the form of such evaporation. to about 11—13.5.

Process according to Claim 16, characterized in that aqueous evaporation waste is fed into the mixture which is intended to be hardened and which contains binders which contain blast furnace slag, the evaporation waste being used as an activator for the blast furnace slag.

Process according to Claim 16 or 17, characterized in that the volume of the evaporation waste amounts to approximately 10 to 50% of the total liquid volume of the mixture intended to be cured.

Process according to one of Claims 16 to 18, characterized in that - the evaporative waste is fed in the form of such an evaporative waste solution, the boron content of N (as H3BO3) of the weight of the solution amounts to about 1-15% by weight, in particular to about 2.5-7.5 5% by weight.

O

N =

Process according to claim 19, characterized in that such an evaporation waste solution is fed, the waste content of which amounts to 5-40%, in particular to 10-30%, 3 most preferably to 15-25% calculated on a basis of the weight of the solution.

©

N