NL8101703A - Werkwijze en installatie voor het verwerken van vloeibaar radioactief afval. - Google Patents

Description

- 1 - *

Werkwijze en installatie voor het verwerken \ran vloeibaar radioactief afval.

Da uitvinding heeft betrekking op sen werkwcLjze voor het verwerken in vaste veris van vloeibare radioactieve afvalstoffen van kern-er.ergieinstallaties en meer bepaald op een werkwijze en installatie voor liet in vaste vorm verwerken en inkapselen van laag en ri.doelmatig 5 radioactief afval van kerncentrales, nucleaire onderzoekslaboratoria en opwerkingsfabrieken. De uitvinding is vooral bruikbaar voor het concentreren en in vaste vorm verwerken van betrekkeiijk verdrr.ee laag—radioactieve afval vloeistof van licht water reactoren (In?.) zoals drukvaterreactoren (Γ/WRi en kokend water reactoren (KWP.). jg riet in beperkte nats concentreren en nadien inkapselen van vloei baar afval van L7JR ir. verschillende types matrices zoals cement, asfalt of kunstharspolymeren is bekend. Het afval - matrixmengsei, verdt in ΟΟΠ ~-2.1.715 2Γ3 C3 QB TiOBVf-Xriβi.C •StVciI. ¢1- ia onlangs veergesteid het afval volledig te droger, en een droog prodzkt li'S'C Γΐα.~ iTI.Xr’H'u-irL 1.Π I'lclCSsXsn· Ε-·3 C-*nf.ΘΠ. Cl5 1..ΪΓuijv"3 Λ'" ,^·"·4'*-’» -·1¾ T_,·^ ” *vr;? ro'1,' Π·"* '''^ecc »-·V'C-'"'t* o-ö h-’ccr;t-n v^'S^r

Gebonden water zoals water van hyeraatvorring of kristallisatie mag v;el aanwezig zijn. Wegens de problemen in veria and met volumsreeuktie, zoals hieronder bespreken wordt, kapselen veel van cs huidige afvalt verwerkingsinstallaties nog steeds een of andere verm, ven ge ccr. cent ree r-25 de vloeistof in. Dit gebruik leidt tot een groet aantal opslagvacen -·- .- —ar^ o-ao1".ief r *— . die tiédeliik bovenween ds b·'*"·" r en een voor— goad wsajnruimd moeten worden door storten in see of door cr.c.ery tends begraven.

Doeltreffende voiumereduktie kan wagens sen aantal redenen 31 resulteren in aanzienlijke besparingen zowel in geld als in mankracht.

De hoeveelheid r.at rixm.ateriaa1 nodig voor het inkapselen van een gegeven hoeveelheid afval wordt gereduceerd als het afval in crcce, vaste vorm is. Eveneens wordt de hoeveelheid afval die in elke con- 8101703 - 2 - tainer geplaatst kan worden verhoogd, zodat het benodigde aantal containers ook verminderd wordt. Zowel inkapseling in een matrix als het plaatsen van het af val in containers wordt beschouwd als een manier om het afval in een beschermend omhulsel te wikkelen in de zin van 5 deze beschrijving.

Voorzichtig geschat kan het uiteindelijke volume van ingekapseld afval afkomstig van laag- radioactief kernafval door volumereduktie-technieken gereduceerd worden met een faktor van minstens 5 tot 15. Een vermindering van het aantal bewaarcontainers levert een overeenkomstige 10 vermindering van het vermogen van de installatie nodig voor tijdelijke bewaring, hanteren en vervoer van de containers en uiteindelijke opruiming ervan, en van de arbeidskracht nodig voor dergelijke handelingen op.

Een verder voordeel van volumereduktie is dat het de veiligheid 15 bij hantering en wegruiming van het afvalmateriaal verhoogd. Aangezien kleinere afvalhceveelheden gehanteerd, opgeslagen, vervoerd en uiteindelijk voorgoed weggeruimd kinnen worden, wordt een overeenkomstige vermindering van het risico dat het personeel loopt en een overeenkomstige vehoging van de levensduur van de installatie gerealiseerd.

20 De veiligheid voor het milieu wordt verhoogd zowel door het kleiner aantal afvalcontainers als door het vermijden van ieder gevaar verbonden aan een gedeelte vrijblijvend water dan radioactieve ionen bevat.

Ondanks de bekende voordelen van volurnereduktie stootte men op 25 een aantal moeilijkheden bij het ontwikkelen van een doeltreffende volumereduktietechniek. Er werden pogingen ondernomen om dunne film-verdampers als droogtoestel voor volumereduktiestelsels te gebruiken.

Vooraleer echter in een droge toestand te komen, komt het af-valconcentraat in de vorm van een zware pasta met vaste stof concen-30 traties van meer dan 60 gew.%. Deze pasta droogt betrekkelijk traag onder het vormen van een film en om een droog produkt te bekomen in een dunne filmverdamper, wordt naast het relatief traag voortbewegen van het materiaal langs het verwarmde oppervlak ook vacuum gebruikt. Zulke installaties vereisen .daarom dure hulpmiddelen om het vacuum 35 te creëren en de verdamper wordt niet met een efficiënte verwerkings- 8101703 - 3 - snelheid gebruikt omdat de aanvoersnelheiö van de effluenten beperkt wordt door de droogsnelheid van de film. Bovendien moet de aanvcer-sneiheid nauwkeurig gecontroleerd en geregeld worden zodat opdroging optreedt bij of zeer dicht bij de uitlaat van de verdamper. Vrceg-5 tijdig opdrogen veroorzaakt het verstoppen van de transportdccrgang en het vastlopen van de rotor van de verdamper. Ondanks dit toezicht komt verstopping toch herhaaldelijk voor na relatief korte werkperiodes wegens het geleidelijk opstapelen van verharde lagen gedroogd produkt op het verwarmde wandoppervlak, een toestand die verergerd wordt door IQ de trage snelheid waarmee het materiaal voort beweegt. Bijgevolg werkt een dergelijke installatie veel efficiënter als concentrateerinrienting dan als een droger. Voor gebruik in volumereduktiestelseIs zijn ook andere types drogers voorgesteld, zoals injectiedrogers en trommel-drogers. Deze types creëren grote hoeveelheden stofdeeltjes die rr.oei-£5 lijk te verwijderen zijn uit de vrijkomende gasstromen en dis snel eroderen of de —ososhandelincsinrichoin-o blokkeren.

Injectiadrogers zijn verder nog ontoereikend cmdat er zich rond de injectiekoppen vaste stoffen kunnen afzetten die tot blokkering leiden. Trcmmeldrogers zijn verder ontoereikend omdat de 'droge lagen 20 die gevormd worden op de verwarmde trommel moeilijk af te schrapen of op andere wijze te verwijderen zijn.

zouden kunnen v/orden door r.efc niet volledig droger, van het ccn eer uraan, leidt een h'oog vochtgehalte in het afvalprccukt tot problemen in ver-25 band met de kenmerken van het ingskapselde produkt. De aanwezigheid vein water in het radioactieve deel bemoeilijkt de controle van de kwaliteit van het uiteindelijke afvalmatrix-mengsel. Met andere woorden, de te gebruiken hoeveelheid cement om het definitieve mengsel te vormen hangt af van de totale hoeveelheid -water in het afval-matrix-mangsel, 30 daarbij komt dat het watergehalte in vochtig concentraat of in niet volledig gedroogde vaste stoffen kan schommelen en moeilijk te controleren is met enige mate van nauwkeurigheid. Daaruit volgt dat vroegere toepassingen dikwijls geleid hebben tot de aanwezigheid van ofwel teveel ofwel te weinig water in het ingskapselde produkt. Water is ook 35 uiterst schadelijk bij het gebruik van een asfaltmatrix omdat deze 8101703 - 4 - matrix verwarmd moet worden en een zodanige stoomvorming veroorzaakt dat deze het inkapselingsproces belemmert. Water is eveneens schadelijk in de meeste kunstharspolymerisatie-reactie belemmert. Om al deze redenen leidt de aanwezigheid van water in het te verwerken a£-5 val tot een produkt met een slechte weerstand water tegen (omwille van de aanwezigheid van niet-gabonden, uitloogbare radioactieve ionen), een slechte scheikundige weerstand en een minderwaardige structurele eenheid (mechanische sterkte).

Deze uitvinding overwint de hierboven beschreven tekortkomingen 10 van de vroegere uitvoeringen en brengt volledig gedroogde vaste afval-korrels tegen een ongewoon hoge snelheid voort. De korrels kunnen in een hoogwaardige matrix ingekapsels worden. De scheikundige samenstelling van het afvaleffluent dat in vaste vorm verwerkt moet worden, schommelt als funktie van de oorsprong ervan. Eerst wordt het onder-15 worpen aan een scheikundige behandeling om de pH in het alkalisch gebied (groter dan 7,0) aan te passen ten einde door kristallisatie en/ of neerslag van vaste stoffen onoplosbare verbinding te vormen die ofwel in suspensie of opgelost zijn. Indien het afvaleffluent voortgebracht is door een DWR, zal het meestal boorzuur bevatten en dan is 20 kalk de beste scheikundige reagens om de pH van die vloeistof aan te passen en de vaste stoffen van deze afvalstof onoplosbaar te maken. Andere metaalhydroxiciSn kunnen ook gebruikt worden zoals de hydroxieer. van andere aardalkalische metalen. Indien het effluent voortgebracht werd door een KWR dan zal het meestal sulfaten bevatten en is de besta 25 scheikundige reagens bariumnitraat. indere effluenten die behandeld kunnen worden volgens de uitvinding omvatten de van laboratoria-af-watering en van andere kemreactorinstallaties, afkomstige effluenten zoals laag- en middelmatig radioactieve afvalvloeistof van opwerkingsfabrieken .

30 Veel effluenten worden ten minste eerst in het afvalbehandelings- stelsel van de installatie die het afval voortbrengt, onderworpen aan een voorafgaande concentratie, zoals in een groot vermogen-verdamper, vooraleer aflevering voor tijdelijke opslag in een wachttank, plaats vindt.

35 Deze wachttankvloeistof kan opgeloste vaste stoffen en/of vaste 8101703 η - 5 - stoffan in suspensie bevatten in hoeveelheden van ongeveer 10 tot 25 gew.%. De scheikundige behandeling van deze wachttankafval kan plaats vinden in een roengvat waarin de scheikundige reagens toegevoecd wordt of door de scheikundige reagens direkt toe te voegen in da speciale 5 droogeenheid die hierna beschreven wordt. Er wordt voldoende regagens toegevoegd om de pH boven 7,0 te brengen, liefst tussen 10 en 12. Deze reagens wordt in een wateroplossing of in droge toestand toegevoegd.

De gekozen scheikundige reagens moet de radioactieve ionen tot een vasta massa verbinden tijdens het drogen en bij voorkeur onoplosbare 10 zouten maken die onmiddelijk of tijdens verdere concentratie van het afval in de oplossing kunnen bezinken als vaste stof in suspensie-Bovendien moet de gedroogde afvalstof zich kunnen verbinden roet het matrixmateriaal ten einde een ingekapseld produkt met goede mechanische sterkte en scheikundige weerstand voort te brengen en ook een in 15 hoofdzaak niet-loogbaar vast mengsel.

•Wanneer ca reagens kalk is, wordt deze bij voorkeur toacevcegd in een hoeveelheid tussen 30 en 100 gsw.% evenredig aan de totale vaste stof in het afvalsffluent..Als de reagens bariumnitraat is, wordt deze bij voorkeur tosgevoegd in een hoeveelheid tussen 20 en 50 20 gew.% evenredig aan de totale vaste stof. Als de reagens via een afzonderlijk roengvat wordt toe gevoegd, dar. wordt ce afvalvlceistof bij ttcq2T/C?U2T 30 60 minuten on sc'r.o i. /cvin* dige reagens grondig te mengen met de afvalvlosistof.

De opslagtijd nodig voor het mengen met de reagens wordt ufge-25 schakeld indian da scheikundige reagens rechtstreeks in da speciale droogeenheid gevoerd wordt.

Ofwel voor of na de scheikundige behandeling wordt hst afval in een concentrateerinrichting gebracht die bij voorkeur van het type "dunne film-verdamper" is en een vertikale of een horizontale positie 30 kan hebben. Zulke verdanpers hebben schoepen of bladen die gemonteerd zijn op een rotor die tegen een relatief hoge snelheid tussen 400 tot 1.000 t.p.m. draait. Dankzij déze omwentelingssnelheid geeft de middelpuntvliedende kracht die aan het afvalmateriaal verleend wordt door de werking van de schoepen, een betrekkelijk dunne film op de tegen-35 overgestelde wand, die verwarmd wordt om het vocht te verdampen. Al- 8101703 i* - 6 - hoewel de wandtemperatuur sterk kan variëren ligt deze bij voorkeur tussen 150° en 300°c. Deze verdampers werken het doeltreffendst met een uitgangsconcentratie in vaste stof van 30 tot 70 gew.%, liefst 40 tot 60 gew.%. De in dit geconcentreerde materiaal vastgehouden vloei-5 stof laat de rotor met zijn optimale snelheid werken, verzekert een optimale verwerkte hoeveelheid concentraat en vermijdt het opdrogen van de film geconcentreerd materiaal beneden een peil dat verstoppen van de uitlaten en het vastlopen van de rotor kan veroorzaken.

Na concentratie van het vloeibaar afval in de verdamper wordt 10 het daaruit verkregen concentraat naar een speciale droogeenheid gestuurd bestaande uit een mangtoestel met een verwarmde wand en een rotor met stevige schoepen die zowel dienen voor het bewerken van zwaar concentraat als voor het voortstuwen van dit concentraat en het daaruit groeiende droge materiaal. Omdat da benodigde hoeveelheid 15 energie om deze funkties te verrichten, per omwenteling van de rotor, veel hoger is dan die voor eendunne filmverdamper, roteert de rotor van het mengtoestel met een aanmerkelijk lagere snelheid, meestal tussen 25 tot 75 t.p.m., bij voorkeur tussen 40 tot 50 t.p.m. In het mengdroogtoestel wordt het concentraat tot op een temperatuur tussen 20 150° tot 300°C verwarmd. Bij deze temperaturen en bij een vaste stof-gahalts van meer dan 50% vormt het concentraat een verharde laag of korst op de verwarmde oppervlakken en da sterkte van de schoepen en de draaisnelheid van de rotor zijn zodanig dat deze korst in stukjes gebroken en gedroogd kan worden zonder dat de rotor vastloopt of de 25 transportdoorgang verstopt wordt. De voorzieningen omvatten ook een/of meer dan een schroefvormig deel die door de rotor bewogen worden om het concentraat en de daaruit volgende droge korrels voort te stuwen. Het schroefvormige deel kan bestaan uit een blad of schoep zodanig geplaatst ten opzichte van de rotoras dat een voorwaartse druk over-30 gebracht wordt in de richting van de uitlaat van het mengtoestel. Het mengtoestel kan verder zelfreinigende middelen bevatten om verhard concentraat van de inwendige mangonöerdelen te verwijderen.

Door het afvoeren van het concentraat uit de dunne film-verdamper vooraleer het een zware moeilijk bewerkbare toestand bereikt, 35 kunnen veel hogere doorvoersnelheden bereikt worden, indien het moei- 8101703 - 7 - lijk te bewerken concentraat opdroogt in een verwarmd mengtoestel met een stevige mechanische constructie, dat in staat is het materiaal tegen een hoge coorvoersnelheid krachtig te mengen en af te schuiven. Bovendien werken de meng- en voortstuwingselementen samen met elkander 5 en met niet bewegende oppervlakken en andere elementen, in een zelfreinigend proces dat de hard wordende lagen vaste stof afschuift, verwijdert en vermaalt zodat opstapeling op deze elementen en oppervlakken voorkomen wordt en een fijn poederachtig produkt voortgebracht wordt. Het Mengtoestel wordt aldus zowel voor het drogen van het concentraat 10 als voor het breken van verharde en samengekoekte lagen van gedroogd concentraat gebruikt.

Betrekkelijk kleine mengtoestellen die in de handel verkrijgbaar zijn, zijn in staat deze funkties te vervullen en het droogproces met optimale doeltreffendheid uit te voeren. Het warmtevermogen en de lengte 15 van het mengtoestel zijn zodanig dat de gedroogde vaste stof de meng-tcesteluitlaat onder vorm van een vrij stromend poeder bereikt. Daaruit volgt dat de uitvinding een optimaal gebruik maakt van de functionele kenmerken van zowel een dunne filmverdamper als van een verwarmd mengtoestel om een optimaal droog afvalprodukt te produceren.

20 De term dunne filmverdamper omvat ook de droogsectie die ge bruikt kan worden als ccncentrataersectie op voorgaarde dat een betrekkelijk dunne film het verwarmde oppervlak iedekt en de film niet droogt maar verwijdert wordt vooraleer het vochtgehalte tot minder van 30% herleid wordt. De dunne filmve rdampe r kan van het horizontale of 25 verticale type zijn. De bij voorkeur te kiezen dikte van de concentraat film in de verdamper ligt tussen 0,5 en 5 mm, en in het bijzonder tussen 1 en 3 mm.

De stoom die opgewekt wordt, zowèl in het deel van de verdamper waar de concentratie gebeurt als in het deel van het mengtoestel waar 30 de droging gebeurt, stroomt door een afscheider voor het verwijderen van meegenomen vaste stoffen en vloeistofdruppeltjes. Alhoewel deze afscheider afzonderlijk naast de verdamper en het meng/droogtoestel kan worden uitgevoerd, zal de verdamper bij voorkeur een als een geheel hiermee uitgevoerde vaste deeltjes-afscheidingssektie bevatten, 35 waarbij de stoom van het meng/droogtoestel wordt teruggezogen naar de 8101703 - 8 - verdamper waar het door de als één geheel hiermee uitgevoerde afscheider gaat samen met de stoom van de verdamper. Na verwijdering van de vaste deeltjes wordt de opwaartse danpstroom die ook niet-condenseer-bare gassen kan bevatten, naar een extra toegevoegd gasbehandelings-5 stelsel van conventioneel ontwerp gestuurd. Daar wordt het condenseer-bare deel afgekoeld, zodat condensaat wordt verkregen en worden de niet-condenseerbare gassen gefilterd en afgevoerd via een geregeld ventilatie-stelsel. Deze droge afvalprodüktkorrels, afgevoerd uit het meng- en droogtoestel, kunnen dan als zodanig opgeslagen worden in een container, 10 zoals een stalen vat of kunnen eerst gemengd worden met een matrix-materiaal om de droge korrels in te kapselen. Door inkapseling worden de radioactieve vaste stoffen in feite van een tweevoudige omhulling voorzien, de eerste bestaande uit het verhard matrixmateriaal en het tweede uit de container die het mengsel van afval en matrix opneemt 15 vóór het verharden van het matrixmateriaal. Het spreekt echter vanzelf dat een enkelvoudige omhulling bestaande uit het matrixmateriaal of da container, kan volstaan, afhankelijk van de richtlijnen voor hantering en opslag die voorgeschreven worden door de bevoegde macht.

Het mengen van droog afvalpoeder met de inkapselende matrix kan 20 op onderbroken (bij gedeelten) of op ononderbroken wijze gebeuren. Bij het mengen van op voorhand bepaalde hoeveelheden wordt door een afzonderlijk mengtoestel een afgemeten hoeveelheid droge afvalkorrsls en een afgemeten hoeveelheid matrixmateriaal opgenomen. Deze prodükten worden gemengd tot een wezenlijk homogene massa verkregen wordt. Voor een 25 doorlopende inkapseling kan een afzonderlijke "continu'.' menger gebruikt worden in plaats van de afzonderlijke "gedeelte of discontinue" menger. Het is echter een Belangrijk kenmerk van de uitvinding dat het laatste of stroomafwaartse deel van de menger/droger gebruikt kan worden als een als één geheel hiermee uitgevoerde mengsektie voor doorlopende in-30 kapseling van de droge afvalkorrels in een onhullende matrix. Met dit doel is de verwarmde mantel rond de wand van de droger verdeeld in twee delen of mantels, de eerste mantel aan de inlaatzijde Zorgt voor normale verwarming over de eerste 50 tot 70 percent van de lengte van de menger/droger. De tweede mantel aan de uitgangszijde omringt een 35 matrixmengsektie. Hierna in deze beschrijving, zal naar een verwarmde 81017 0 3 - 9 - menger zonder een matrixmengsektie verwezen worden als "droger" en naar de verwarmde sektie bij de inlaat van een menger met een als één geheel hiermee uitgevoerde matrixmengsektie als "droogsektie".

De matrixmengsektie mag enkel verwarmd worden voor zover dat 5 nodig is voor het inkapselen van vaste afvalstoffen in een asfaltmatrix. In dit verband kan de matrixmengsektie afgekoeld in plaats van verwarmd worden om de temperatuur van copolymerisatie van een hars-poly-meer te regelen ten einde de kenmerken van het ingekapselde eindprodukt te verbeteren. Het inkapselen van het af val in cement kan meestal 10 gebeuren bij of beneden kamertemperatuur.

Wegens de in hoofdzaak vochtvrije aard van de droge korrels die uit de "droger" of uit de "droogsektie" komen, is het mogelijk om een ongewoon hoog percentage aan droge afvalkorrels in het uiteindelijke, met matrix verwerkte produkt, in te kapselen. Het gewichtsaandeel van 15 vaste afvalstoffen in verhouding tot de totale menging ligt bij voorkeur tussen 40 tot 70 percent an kan zelfs oplopen tot 75 percent zondar de kenmerken van het ingekapselde produkt ongunstig te beïnvloeden.

Een aantal verschillende materialen kunnen gebruikt worden als 20 matrix voor het inkapselen van dergelijke hoge vaste stof gehalten. Daaronder vallen asfalt, harspolymeren en cement. Asfalt heeft bij voorkeur een indringingsgetal liggend tussen 40 tot 50. De bij voorkeur te gebruiken harspolymeren zijn thermohardende polyester harsen.

Bij voorkeur bestaat deze uit thermohardende harsen gevormd door 25 polymerisatiereaktie van onverzadigde glycol monomeren zoals propyleen-glycol met orthoftaalzuur en een vinylmonomeer zoals styreen.

Naar wordt aangenomen bestaat het voordeligste matrixmateriaal per kubieke meter uit droog afval cement, dat geschat wordt ongeveer 2 keer minder te kosten dan asfalt en 10 tot 15 keer minder dan kunst-30 harspolymeren. Cement heeft ook het voordeel inkapseling van vaste stoffen bij kamertemperatuur toe te laten. Het bij voorkeur toe te passen cement heeft een hoog aluminiumoxydegebaLte.

Een ander belangrijk kenmerk van de uitvinding is de inkapseling van droge afvalkorrels in cement en water. Volumereduktietechnieken 35 die vroeger toegepast werden, gaven een afvalpasta die slechts gedeel- 8101703 »* - 10 - telijk geconcentreerd was en een betrekkelijk hoog watergehélte bevatte. Men diende rekening te houden met dit water wanneer droog cement of een vooraf gemengde cementpasta werd toegevoegd. Omwille van de relatief ongekende en variabele hoeveelheid water in het afval vooraleer 5 de cement was toegavoegd, moest het eindprodukt worden gecontroleerd, en diende de verhouding van toegevoegde cement ten opzichte' van de totale afvalhoeveelheid tussen betrekkelijk dicht tegen elkaar liggende grenzen te vallen ten einde rekening te houden met de hoeveelheid water die al dan niet in het afval aanwezig kon zijn. .

10 Het is vanwege deze reden dat het regelmatig voorkwam dat het inkapselingsproces niet alle radioactieve ionen vasthield, wat aanleiding gas tot het vrijkomen van deze ionen tijdens latere hantering of tijdens de opberging van het ingekapselde produkt.

In tegenstelling tot wat vroeger gebruikelijk was, bevinden de 15 vaste afvalkorrels volgens de uitvinding zich in een droge toestand wanneer ze gemengd worden met het anorganische cement en het water.

Deze werkwijze brengt een produkt voort dat hoogwaardiger is ten opzichte van hetgeen waarbij een produkt verkregen met een werkwijze deel van het water door het afvalmateriaal wordt geleverd.

20 De relatieve verhouding van toegevoegde cement en toegevoegd water kan vrij sterk schommelen, zonder de hoogwaardigheid van dit produkt nadelig te beïnvloeden.

Het water kan aan het gedroogde af val toegevoegd worden ofwel samen met het cement als een vooraf gemengde pasta ofwel afzonderlijk 25 als een onafhankelijk ingredient. Daar waar er doorlopende menging is van de matrixmaterialen zoals bij gebruik, van de als één geheel uitge— voerde droger/menger, worden cement en water bij voorkeur afzonderlijk toegevoegd, waarbij het watertoevoerpunt verdeeld is over de omtrek en/of langs de as is gelegen, aan het einde van het punt waar droge 30 cement wordt toegevoegd. De afstand tussen de toevoerpunten moet voldoende zijn, om het verstoppen van de leiding voor cementtoevoeging te vermijden. Als cement en water vooraf gemengd zijn, kan de daaruit volgende pasta voortijdig stollen in de pasta-aanvoerleiding. Voor sommige toepassingen kan het ook wenselijk zijn eerst een droog meng-35 sel te vormen van opgedroogde afvalkorrels en droog cement vooraleer 8101703 - 11 - bindingswater bij gevoegd wordt in de mengkamer. Na introduktie van het water, is er bij voorkeur voldoende menging aan het einde om een in hoofdzaak homogeen mengsel van water, afval en cement te verkrijgen.

Afzonderlijke toevoegingspunten in de matrixmengsektie kunnen 5 eveneens wenselijk zijn wanneer de gedroogde afvalkorrels gemengd moeten worden met de ingrediënten van een harspolymeermatrix. Zo kunnen bijvoorbeeld verschillende monomeren en andere ingrediënten zoals ver-harders, versnellers en/of katalysatoren in de mengkamer gebracht worden via verschillende plaatsen over de omtrek en/of langs de as van de 10 als éën geheel uitgevoerde droger/menger.

Door een belangrijk kenmerk van de uitvinding is het mogelijk een afzonderlijke scheikundige behandelingstank uit te schakelen of te passeren en in plaats daarvan een deel bij de inlaat van de speciale droogeenheid te gebruiken als een reagensmengsektie voor het mengen van 15 de scheikundige reagens met het afvalconcentraat voor het aanpassen van de pH en/of het onoplosbaar maken van vaste afvalstoffen. Deze werkwijze is bijzonder voordelig wanneer kalk gebruikt wordt bij het verwerken van DWR-boraten. Calciumboraat is een thrixotropisch (geleiachtig) materiaal dat aan de wand van overbrengleidingen kan blijven 20 kleven indien het vóór de dunne film-verdamper toegevoegd wordt, zeker daar waar ae behoefte aan ruimte het wenselijk maken om betrekkelijk lange overbrengleidingen tussen ds uitlaat van cs verdamper en ce speciale droogeenneid ce hebben.

De kalk of andere scheikundige reagens wordt bij voorkeur in droge 25 toestand toegevoegd dan in da vorm van een wateroplossing. Daardoor wordt een toenamen van de hoeveelheid water vermeden die door het stelsel verdampd moet worden om het in vaste vorm te verwerken. Het uitschakelen van de behoefte aan scheikundige oplossingen, kan de efficiënte werking van de installatie verbeteren en/of het gebruik van 30 installaties met een kleiner vermogen toelaten wat een besparing in beheer- en installatiekosten met zich meebrengt.

De afwezigheid van vocht in het droge afval laat het doeltreffend gebruik van asfalt en harspolyroeren toe. Als het afvalconcentraat onvolledig gedroogd is, brengt de overmaat van vocht waterdamp voort 35 wanneer het in contact komt met heet asfalt, en de daaruit volgends 8101703 - 12 - kokende massa brengt een ongewenste schuimende werking teweeg. Het doeltreffend gebruik van harspolymeren gebeurt eveneens bij voorkeur met een goed gedroogd afvalprodukt daar elk vochtoverschot de polymerisatie van de harsmonomeren zou kunnen belemmeren en de vorming van een doel-5 treffend inkapselingsmateriaal verhinderen.

De uitvinding laat ook de verdere behandeling van de droge afval-korrels met het oog op hun definitieve opslag toe. Een dergelijk behandeling kan een calcinatie en/of inkapseling in een glazen matrix omvatten.

10 De uitvinding leent zich eveneens tot een betrekkelijk gemakke lijke en soepele procesbeheersing, die bij voorkeur gebaseerd is op een watermassaevenwicht tussen het debiet van de voeding naar de verdamper en het opgevangen condensaat van de samengevoegde dampstromen van de verdamper en de droger. Bij vergelijkingen van het verschil tus-15 sen het gewicht van de voeding en het gewicht van opgevangen condensaat per tijdseenheid, kan de hoeveelheid droge vaste stof per tijdseenheid bepaald worden, als het gemiddelde zout- en/of vaste stof gehalte van het aangevoerde materiaal bekend is. De hoeveelheid gedroogd produkt dat uit het droogtoestel stroomt, kan eveneens doorlopend gemeten wor-20 den zodat de nodige hoeveelheid matrix voor de inkapseling bepaald kan worden op een doorlopende basis. In het andere geval, bij verwerking van op voorhand bepaalde hoeveelheden kunnen doseertrechters gebruikt worden om het gewicht van zowel het droge afval als het matrixmateriaal te meten dat vervolgens in het afzonderlijke matrixmengtoestel wordt 25 gevoerd.

Uit het bovenstaande dat de uitvinding de snelheid waarmee betrekkelijk verdunde oplossingen van vaste stof gedroogd kunnen worden optimaliseert, het doorlopend gebruik van de uitrusting zonder storingen of doorstromingsonderbreking verhoogt, en een droog en poederachtig 30 vast afvalprodukt voortbrengt. De kenmerken van het droge afvalprodukt . zijn zodanig dat het kan ingekapseld worden met hoge vaste stofgehal-ten tijdens roengbewerkingen met een matrix, die relatief soepel en gemakkelijk te regelen zijn en die betrekkelijk ongevoelig zijn voor de verhouding van water en cement in het matrixmateriaal. Inkapseling met 35 elk van de drie vermelde matrices brengt een verhard afvalprodukt voort 8101703 - 13 - eet een ongewone scheikundige en loogweerstand. Als de matrix cement of een polymeer is, heeft het verharde afvalproduktook een uitzonderlijk hoge mechanische weerstand. Als de matrix bovendien cement van het opgegeven type is dan heeft het matrix- en- afvalmengsel het voordeel 5 snel te verharden bij kamertemperatuur om een eindprodukt voort te brengen met een hoge samendrukbaarheid en een hoge bestandheid tegen thermische aantasting of vuurvastheid.

Andere voordelen van de uitvinding omvatten: de mogelijkheid om radioactieve vaste stof ofwerl in oplossing of in suspensie te behan-10 dalen; elke stap in het proces zelfstandig uit te voeren en te regelen met het gevolg dat de procesparameters in geval van het wijzigen van de toevoersamenstelling of het wijzigen van de omgevingsvoorwaarden soepel en gemakkelijk aan te passen zijn; enkel droge vaste afvalstoffen in te pakken voor tijdelijke of definitieve opslag indien inkapse-15 ling niet vereist is door toekomstige hanteringstechnieken; de mogelijkheid om wijzigingen in inkapselingsmaterialen en inrichtingen stroomafwaarts van het droogcoescel of de droogafdeling uit te voeren; de mogelijkheid om alle stappen van het proces behalve scheikundige behandeling en inkapselen in een matrix uit te voeren zonder bestendig 20 toezicht van de bediener; en de mogelijkheid om afstandsbediening en regeling zonder bijzondere moeilijkheden uit te kunnen voeren, daar normale bediening geen ingrepen van de bediende personen binnen beschermde zones vereist.

Het proces staat het gebruik toe van constructies die in de handel 25 verkrijgbaar is mits kleine aanpassingen en wijzigingen. De inrichting voor het uitvoeren van dit proces wordt gemakkelijk onderhouden, dit minimaliseert de toegangsvereisten tot de beschermde cellen voor onder-houds- of herstelwerkzaamheden. Het ontwerp en het opstellen van de inrichting brengen geen ongewone installatiesmoeïLijkheden met zich mee 30 of belemmeren de vereiste toegankelijkheid niet. De ontsmetting van de gehele inrichting kan gebeuren door het spoelen van de inwendige oppervlakken met ontsmettingsprodukten en/of oplosmiddelen die in de handel verkrijgbaar zijn. De uitvinding heeft eveneens alle eerder besproken voordelen die eigen zijn aan volumeverminderingstechnieken.

35 Hierna zal de uitvinding worden beschreven aan da hand van de bij ge- 8101703 - 14 - voegde tekeningen.

Fig. 1 is een schema dat de onderdelen van de uitvinding en de leidingen die het materiaal tussen deze onderdelen overbrengen, toont. Fig. 2 is een schema dat een variant van de uitvinding toont, waar-5 in in plaats van een afzonderlijk mengtoestel te gebruiken zoals in fig. 1, voor inkapseling een deel van het droogtoestel gebruikt wordt voor het mengen van gedroogde vaste afvalstoffen met een matrix-mate riaal. -

Fig. 3 is een schematisch zicht van een bij voorkeur toegepaste verdamper in vertikale doorsnede.

Fig. 4 is een dwarsdoorsnede langs de lijn 4-4 van fig. 3 van de verdampingssektie van de verdamper.

Fig. 5 is een dwarsdoorsnede langs de lijn 5-5 Iran fig. 3 van de deeltjesafscheidingssektie van de verdamper.

^ Fig. 6 is een perspectivische afbeelding van de schoepen van één van de rotors van de droger van fig. 1.

Een bijvoorkeurs toegepaste uitvoeringsvormen van de uitvinding is grafisch geillustreerd in fig. 1. Radioactief effluent van een nucleaire installatie wordt via leiding 20 naar een verdamper met 20 groot vermogen gevoerd alvorens afgevoerd te worden via leiding 24 naar een opslagtank 26. Gezuiverd water dat ontsmet is door verdamper 22 wordt afgevoerd door leiding 28 naar een gecontroleerd afvoersysteem dat het gezuiverde water vrijlaat -in de onmiddelijke omgeving. .Verdamper 22 vermindert de hoeveelheid afvalvbeistof die ter plaatse dient opgeslagen te worden en deze verdamper en opslagtank 26 kunnen deel uitmaken van het conventionele afvalbehandelings-stelsel van een kemenergiereactor of een andere kemenergie-installa-tie. Indien de hoeveelheid opgelosts vaste stof in het effluent reeds betrekkelijk groot is (meer dan ongeveer 10 gew.%) , dan kan de groot 30 vermogen verdamper gedeeltelijk overgeslagen worden.

De vloeibare afvalstof in opslagtank 26 zal radioactieve ionen bevatten die in de vorm van opgeloste vaste stoffen, vaste stoffen in suspensie of een mengsel van beide kunnen voorkomen. Deze afval- vloeistof kan voor scheikundige behandeling voor de leiding 30 naar 35 de-behandelingstank 32 gestuurd worden. Deze tank 32 bevat een roer- 8101703 - 15 - toestel 34 en is verbonden met een scheikundige reagens voortbexeiöings-tank 36. De leiding 38 doet dienst om een monster van de vloeistof te nemen om de hoeveelheid opgeloste en/of vaste stof in suspensie in tank 32 te meten. Na toevoegen van kalk of een ander geschikt schei-5 kundig reagens aan de vloeibare afval in vat 32 kunnen zich deeltjes in suspensie of onoplosbare zouten vormen, indien deze niet reeds aanwezig zijn, die in de vorm van een neerslag kunnen uitvlokken dat door het stilzetten van roerder 34 gedurende een hiervoor benodigde bezin-kingstijd op de bodem van het vat kan bezinken. Een gereinigde vloei-10 stof kan dan afgescheiden worden van de bezonken laag met meer geconcentreerde vaste stof, door het aftappen en terug in omloop brengen van een bovenste vloeistoflaag 40 naar de verdamper-toevoerleiding 20. De bij voorkeur te gebruiken werktijd voor het mengen van een scheikundig reagens met de vloeibare afval ligt tussen 30 en 60 minuten, en als 15 het reinigen van de afval vloeistof gewenst is, kan meestal met bezin-kingstijden van 30 tot 60 minuten worden volstaan.

Als de pH van het vloeibaar afval aangepast is aan het gewenste gebied voor de verwerking in vaste vorm, wordt het afval overgebracht naar een verticale dunne film-verdamper 50, door middel van een slib-20 poep 52 en de verbindingsleiding 54. De dunne filmverdamper bevat een rotor 56 en een cylindriscne wand 58 die verwarmd wordt door een mantel 60 waaraan een verwarmingsmiddel zoals stoom wordt toegeveerd via leiding 62, en dat weer terug wordt afgevoerd via de leiding 64. In de dunne filmverdamper wordt vocht uit de afvalvloeistof verwijderd om 25 de concentratie van opgeloste vaste stof en/of vaste stof in suspensie te vergroten ten einde een concentraat met een betrekkelijk hoog percentage vaste stof in vergelijking met dat van de aangevoerde vloeistof in leiding 54 te vormen. De toegevoerde warmte en de voedingssnelheid naar deze verdamper worden echter zodanig geregeld, dat het gehalte 30 vast stof in de uitlaat 66 beneden 70 gew.% blijft zoals eerder is toegelicht.

Het concentraat van de dunne filmverdamper wordt afgevoerd door een pijpleiding 68 naar een verwarmde droger 70 met inwendige meng-elementen zoals hierna uitvoeriger zal worden beschreven. De droger 35 heeft een mantel 72 zodat tenminste een deel van de inwendige wand ver- 8101703 - 16 - warmd kan worden doordat het verwarmingsmiddel in de mantel wordt gevoerd via de leiding 74 en hieruit weer wordt verwijderd via leiding 76. Bij de afgebeelde uitvoeringsvorm zijn de warmtetoevoer en het verwarmd oppervlaktegebied voldoende om het vocht volledig uit het concentraat 5 te verwijderen en droog vast afvalmateriaal te vormen. De temperatuur van het verwarmde oppervlak van zowel de droger als de dunne filmver-darnper is zo gekozen dat de gewenste vochtverwijdering in de betreffende eenheden in het optimaal gewenste-gebied voor het voedingsdebiet van pomp 52 wordt bewerkstelligd. Het is ook een doel van de uitvinding om 10 de warmtetoevoer naar de verdamper en de droger afzonderlijk door middel van op afstand bediende kleppen 78 en 80 in de leiding 74 resp. 82 te variëren. Bovendien kan het verwarmingsmiddel voor de verdamper en de droger verschillen, zoals olie in plaats van stoom, en kan het uit verschillende bronnen met verschillende temperaturen worden geleverd.

15 Elektrische verwarmingsmiddelen kunnen eveneens worden gebruikt.

Het soepele gebruik van het stelsel wordt verder verhoogd door een omloopleiding 84 met een op afstand bediende klep 86. Deze leiding kaïn ge-bruikt worden om de verdamper 50 te passeren zodat een deel van of alle afvalvloeistof rechtstreeks van de scheikundige behandelings-20 tank 32 naar het droogtoestel 70 overgebracht kan worden. De omloopleiding 84 kan gebruikt worden om de stroom afvalvloeistof door het droogtoestel te sturen zonder dat de stroom die naar verdamper 50 wordt gestuurd,wordt vergroot, zoals dit gewenst kan zijn als een betrekkelijk hoog gehalte aan vaste stof reeds aanwezig is in de afvalvloeistof 25 in de behandelingstank 32, zoals een gehalte aan vaste stof in een bereik tussen 20 tot 50 gew.% of zelfs meer. Het omleiden om de verdamper van een deel van de afvalvloeistof kan ook gewenst zijn in dien de gebruikte droger een aanzienlijk groter verwarmd oppervlaktegebied heeft of met een aanzienlijk hogere temperatuur dan de verdamper werkt.

30 Het droog- en doorvoervermogen van de droger kan ook zo gekozen worden dat deze in staat is om rechtstreeks een droog afvalprodukt voort te brengen uit afvaltoevoer dat een vaste stof concentratie van 35% of meer bezit.

Bij gevolg kan, daar waar de eerst uitgevoerde verdamping of de 35 eerste bezinking bijzonder effectief is en tot een hoge concentratie van 8101703 - 17 - vaste stof in de leiding 54 leidt, de volledige afvoerstroom van pomp 52 rechtstreeks naar de droger worden geleid zonder dat deze door de dunne film-verdamper gaat. Zulke concentraties van vaste stof in de afvalvloeistof zijn echter ongewoon en moeilijk te bereiken zonder 5 speciale concentratie- of bezinkingstechnieken. Ook is de snelheid van de aanvoer, rechtstreeks naar de droger, betrekkelijk laag zodat dit onderdeel niet op de meest doeltreffende wijze gebruikt zou worden. Bovendien bevat de dampstroom uit de droger een hoog gehalte aan mee-gevoerde droge deeltjes en zou dat het gebruik van een afzonderlijke 10 meertrappige deeltjesafscheider vereisen, wat één van de minst goede alternatieven is zoals hieronder besproken wordt. Een dunne film-ver-damper met inwendig een deeltjesafscheider en aan het einde een droger van het beschreven type wordt daarom beschouwd als de beste wijze om de uitvinding in praktijk te brengen.

15 Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat een omloop- leiding 87 tussen de opslagtank 26 en de pomp 52 en een scheikundige toevoerleiding 88 om scheikundige reagens, bij voorkeur in droge toestand, direct in droger 70 in te voeren zoals in fig. 1 getoond wordt. Een gelijksoortige scheikundige toevoerleiding 88a kan eveneens gebruikt 20 worden om chemische reagens rechtstreeks in de droogsektie van de geïntegreerde menger/droger 160 van fig. 2 te voeren.

Klep 89 in leiding 87 en klep 89a in de leiding tussen ce meng-tank 32 en de pong? 52 dienen een vloeibaar afval van opslagtank 26 langs de afzonderlijke scheikundige toevoegingstank 32 te voeren en dit 25 direkt in de dunne filmverdamper 50 in te voeren, voorafgaand aan de scheikundige behandeling als gevolg van de toevoer door leidingen 88 en 88a. De leidingen 88 en 88a kunnen rechtstreeks met dezelfde drogerinlaat als leiding 68 zijn verbonden ofï met een afzonderlijke inlaat, of met een over de onrtrek verdeelde of een zich langs de as 30 ten opzichte van de inlaat, uitstrekkende invoer zijn verbonden waar het concentraat van verdamper 50 binnenkomt.

Het droge, poederachtige afvalmateriaal, geproduceerd in droger 70, wordt naar een doseertrechter 90 gestuurd die bestuurd wordt door een klep 92. Wanneer de doseertrechter minstens gedeeltelijk gevuld is 35 met droge.korrels wordt dit afvalmateriaal in afgemeten hoeveelheden 8101703 -leen met een voorafbepaald gewicht afgevoerd naar een afzonderlijke menger 94 met een roertoestel 96.

Afhankelijk van het gewicht van het af te voeren materiaal, wordt de verlangde hoeveelheid matrixmateriaal klaargemaakt in een matrixmeng-5 tank 98 en door de leiding 100 naar het mengtoestel 94 geleid. Het matrixraengtoestel kan ook een doseerteechter 102 omvatten die is afgeregeld om automatisch een besturingsklep 104 in leiding 100 in werking te brengen teneinde automatisch een voorafbepaalde hoeveelheid gemengd matrixmateriaal in het mengtoestel te voeren. De droge vaste stof en het 10 matrixmateriaal worden dan gemengd gedurende een voldoend lange tijdsperiode om de droge korrels en het matrixmateriaal grondig met elkaar te mengen en een wezenlijk homogeen mengsel te vormen, dat dan afgevoerd wordt naar een opslagcontainer 106 op conventionele wijze. Het zal duidelijk zijn dat de container 106 facultatief kan zijn en dat het 15 mengsel in plaats daarvan gestort kan worden in een gietvorm van gewenste vorm en verhard in een blok dat geschikt is om gehanteerd te worden zonder in een container te worden geladen. In dit verband omwikkelt het matrixmateriaal bijna alle radioactieve korrels in een omhulsel, daar. tegen bestendig is en een chemische weerstand bezit. Zelfs al zijn de 20 korrels aan de oppervlakte van de in vaste vorm verwerkte matrix nie helemaal in het matrixmateriaal ingesloten, dan zijn de toch voldoende vastgehecht, om afhankelijk van de matrixsamenstelling een daaropvolgende hantering binnen gangbare voorschriften toe te laten. Volgens een ander alternatief kan de menger 94 weggelaten worden en worden de 25 droge korrels rechtstreeks in de container 106 geladen die dan voorzien van een verzegeld deksel, opgeslagen wordt. Het vocht dat uit het concentraat in de droger 70 verwij dein werd, wordt in de vorm van damp teruggeleid naar de verdamper 50 door de buig 68 tegen cfe stroom van het concentraat in. De damp van de droger komt samen met de damp van de 30 dunneufilm-verdamper en stroomt dan door een als één geheel hiermee uitgevoerde afscheidingssektie 110 in de verdamper voor het verwijderen van meegevoerde droge stofdeeltjes en vochtdruppeltjes. De opwaarts · stromende damp waaruit de meegevoerde deeltjes verwijderd zijn, wordt via -e leiding 114 naar een condensor 116 gestuurd voor het afscheiden 35 van vocht en niet- condenseerbare gassen. De leiding 114 kan facultatief 8101703 - 19 - een deeltjes filter 118 insluiten insluiten voor het opvangen van alle deeltjes die nog niet verwijderd werden door de deeltjesafscheider.

De niet-condanseefbare gassen van de condensor 116 gaan door een leiding 120 naar een conventioneel ventilatiestelsel om onder toezicht 5 in de atmosfeer te worden geloosd. Het ventilatiestelsel omvat een absolute filtratiebatterij 122 en een loosschoorsteen 125.

De deeltjesafscheidingsfunktie, die voor zowel de droger als de verdamper door de verdamperafscheider 110 wordt verricht, vermindert te hoeveelheid meegevoerde droge deeltjes en waterdruppeltjes in de 10 damp die de droger verlaat van ongeveer 50 tot 100 gram per kubieke meter in de buis 68 tot minder dan 0,001 gram per kubieke meter in de dampleiding 114 van de ver danger. Alhoewel een volledig afzonderlijke deeltjesafscheidereenheid gebruik kan worden zoals eeder is aangegeven, zou een betrekkelijk dure meertrapseenheid nodig zijn om dezelfde ver-15 wijderingsfaktor te verkrijgen.

Het condensaat van de condensor 116 wordt naar een condensaat-tank 130 gestuurd om er de aanzuigzijde van de pong 132 mee te voeden voor het verwijderen van een laag radioactief condensaat uit het stelsel teneinde de afval in vaste vorm te kunnen verwerken. Afhankelijk 20 van de activiteitsgraad kan het condensaat naar het gecontroleerde af-voerstelsel voor ontsmette vloeistoffen worden gestuwd of weer opnieuw door de leiding 134 in de aanvoerleiding 20 van de verdamper 22 met groot vermogen.worden ingevoerd.

Met procesbeheersing als doel, wordt het debiet van de conden-25 saatpomp 132 gemeten door een debiet mater 136 en het debiet van toegevoerd scheikundig behandeld vloeibaar afval door de debietmeter 138 in de leiding 54. De respectievelijke doorstromingssignalen worden overgebracht door elektrische verbindingen 140 en 142, naar een opname-toestel resp. een regeleenheid 144 die de signalen vergelijkt en een 30 regelsignaal afgeeft om de snelheid van pong 52 via een elektrische verbinding 146 te regelen.

In fig. 2 is een variant getoond, gebruik makend van onderdelen voor doorlopende inkapseling van het droge afvalpoeder. Bij deze uitvoeringsvorm strekt de verwarmingsmantel 158 van een gewijzigde droger 35 160 zich slechts ten dele langs de werkelijke lengte van de droger uit,

8101 70S

- 20 - bij voorkeur over 50 tot 70 percent van de lengte van de rotor van dit onderdeel* De resterende 30 tot 50 percent van de rotorlengte bestaat uit een stroomafwaartse matrixmengsektie 162 die bij benadering begint op een denkbeeldige lijn 163 die het einde van de verwarmde droogsektie 5 164 aanduidt. Matrixmateriaal wordt doorlopend naar de mengsektie 162 gevoerd vanuit een toebereidingstank 165 met behulp van een voe dings-schroef of een ander type voortstuwend transportraechanisme voor matrix-materialen. Het zal duidelijk zijn dat het afval concent raat volledig gedroogd is en zich gevormd heeft tot droge, poederachtige korrels 10 tegen de tijd dat het vaste afval de mengsektie 162 bereikt, zoals aangegeven door de denkbeeldige lijn 163, De rotoronderdelen van de matrixmengsektie zijn bij voorkeur van dezelfde vorm als de rotoronderdelen van de stroomopwaartse droogsektie, alhoewel de rotor- en mengelementen van deze onderdelen kunnen verschillen. Alhoewel de mantel 158 van de 15 droogsektie verwarmd wordt, heeft de matrixmengsektie bij voorkeur een zelfstandige warmtewisselingsmantel 168 die ofwel verwarmd of gekoeld kan worden zoals vereist is om de optimale temperatuur voor het mengen met matrix te bereiken. De mantel 168 kan dus gebruikt worden om de wand van de mengsektie te verwarmen ten einde de vloeibaarheid van ge-20 bruikt asfalt te behouden, of om de wand van de mengsektie af te koelen om voortijdig verharden van gebruikte cement of harspolymeren te voorkomen, wat anders wel zou kunnen gebeuren met de ingevoerde warmte die uit de droogsektie overgebracht wordt.

Een verwarmings- of afkoelingsmiddel zoals respectievelijk stoom 25 of water, wordt door leiding 171 aan de mantel 168 toegevoerd.

Als het matrixmateriaal cement is, kunnen droog cement en water vooraf gemengd worden in tank 165 en in de vorm van een paste door de leiding 167 naar de mensektie 162 gevoerd worden voor het mengen in één stap met gedroogd afval. In een andere uitvoeringsvorm echter, wordt 30 droog cement door de leiding 167 rechtstreeks naar de mengsektie 162 gevoerd, gescheiden van het water. Water wordt eveneens rechtstreeks in de mengsektie 162 gevoerd door een afzonderlijke waterleiding 169. De uitlaat van de leiding 169 in de mengkamer van de droger 160 bevindt zich aan het einde van de uitlaat van de leiding 167 en strekt zich langs 35 de as uit en/of is over de omtrek verdeeld. Eveneens kunnen afzonderlijke 8101703 - 21 - stelsels voor het achtereenvolgens toevoegen eerst van cement en dan van water gebruikt worden bij de uitvoeringsvorm van fig. 1 voor het inkapselen van afgemeten hoeveelheden. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de matrixtank 98 en de daarmee in verband staande onderdelen zodanig ge-5 wijzigd dat droog cement in afgemeten hoeveelheden in een afzonderlijke menger 94 gevoerd kan worden. Een afzonderlijke doseertrechter en water-toevoerleiding naar de menger 94 zijn voorzien voor het in afgemeten hoeveelheden toevoegen van water (niet getoond).

Afzonderlijke stelsels voor het toevoegen van verschillende schei-10 kundige ingrediënten kunnen ook gebruikt worden bij de uitvoeringsvormen van zowel figuur 1 als 2 als het matrixmateriaal een harspolymeer is.

Een bij voorkeur toegepeiste uitvoeringsvorm van de dunne film-verdamper 50 is in fig. 3 getoond. De afvalvloeistof wordt door een 15 inlaat 170 naar een verdeler 172 gevoerd die de vloeistof verspreidt over de binnenste omtrek van de verwarmde wand 58. De vloeistof vloeit door de zwaartekracht langs het verwarmde wandoppervlak waartegen het verspreid wordt als een dunne film door middel van de schoepen of bladen 174 van rotor 176. De schoepen kunnen één deel uitmaken van de 20 rotor zoals geillustreerd in fig. 4. De wand 58 wordt verwarmd door de dubbele mantel 60 waarin stoom wordt aangevoerd door een. inlaat 178 en afgeveerd door de uitgang 180. De rotor 176 draait aan de onderkant in een glijbus 182 en aan de bovenkant in een glijbus 184. Wanneer de afvalvloeistof als een dunne film daalt die over de cylindrische wand 25 is verspreid, wordt vocht verwijderd zodat de vaste stoffen geconcentreerd worden zodat een concentraat wordt gevoerd dat zich verzamelt in een lager gelegen kamer 186 en van daaruit weggevoerd wordt door concentraatuitlaat 66. De concentraatuitlaat 66 is door de buis 68 verbonden met de concentraatinlaat van de droger, zoals eerder is beschre-30 ven. Voor een doeltreffende droogsnelheid die aangepast is aan de andere onderdelen van het stelsel, zou de dunne filmver danper bij voorkeur een filmdikte moeten bewerkstelligen tussen 0,5 tot 5 millimeter, liefst 1 tot 3 millimeter. Enkele in de handel verkrijgbare eenheden bevatten middelen om de filmdikte op geregelde wijze te laten variëren 35 en zulke eenheden kunnen aangepast worden om filmdikten binnen het 8101703 - 22 - voorafgaande gamma te produceren.

Alhoewel een afzonderlijke deeltjesafscheider gebruikt kan worden, omvat de voorgestelde dunne filmverdamper een deeltjesafscheidersektie 110 voor het verwijderen van zowel vloeibare als vaste deeltjes die met 5 de vrijgekomen vochtdamp meegevoerd zijn. De hete damp stijgt vertikaal tussen de schoepen en verlaat de verdamper door een danpuitlaat 190.

In de getoonde uitvoeringsvorm, omvat de deeltjesafscheider een verlengstuk van de rotor 176 mèt schoepen 192 die samenwerken met op de wand geplaatste keerplaten 194 om meegevoerde deeltjes te verwijderen, 10 zoals getoond is in fig. 5.

Centrifugale dunne filmverdampers van het type geïllustreerd in fig. 3 zijn in de handel verkrijgbaar.

Een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de droger 70 is in fig. 6 geïllustreerd. Een paar samenwerkende rotors 200 zip zodanig 15 geplaatst dat deze in de zin van de wijzers van een uurwerk in een huis draaien. Het huis omvat doorgangen voor verwarmingsmiddelen, die de verwarmingsmantel 72 van fig. 1 vormen. Er is slechts een kleine vrije ruimte tussen de toppen van de mengschoepen en de wand van het huis en tussen de naast elkander gelegen schoepen onderling.

20 De mengschoepen van de rotor kunnen uit verschillende bladen en schoepen bestaan. Bij de geïllustreerde uitvoeringsvorm stuwt het schroefvormige blad of schoep 216 het concentraat en de daaruit volgende droge korrels voort naar de uitlaat van de droger. Dit blad wordt opgevolgd door een paar mengschoepen 218 - 218 elk met een top 25 220 die evenwijdig zijn aan de lengte-as van de rotor. Daarop volgen een paar meng- en voortstuwschoepen 223 - 22 3 die beide het bewerkte materiaal mengen en voortstuwen en met dat doel toppen 224 hebben waarvan de scherpe kant bij benadering een hoek van 45° vormt met de rotoras en waarvan de voorste top verschoven is ten einde de stoffen 30 voorwaarts te duwen. Er kan ook een vierder paar schoepen 226 - 226 zijn toegepast, met toppen waarvan de scherpe kant een hoek vormt met de rotoras, ,en waarvan da voorste top verschoven is in de tegenovergestelde richting van die van de voortstuwschoepen en - bladen, om zowel te mengen als de voortgang van het bewerkte materiaal tegen te 35 houden.

8101703 - 23 -

Deze vertragingsschoepen werken met de andere schoepen samen om een achter- en voorwaartse werkbeweging te bewerkstelligen teneinde het hard wordende materiaal doeltreffend te breken en te verdelen. De verstellingshoek van elke gebruikte vertragingsschoep zou zo moeten 5 gekozen worden dat een terugwerkend mengeffekt veroorzaakt wordt zonder de globale voortgang van het bewerkte materiaal in de droger te belemmeren. Het zal duidelijk zijn dat meer dan één combinatie van schroefvormige blazen en de mengschoepen kunnen worden toegepast. Aldus kunnen rechte^schoepen gebruikt worden wanneer een grote vertragingse 10 tijd wordt verlangd en schroefvormige schoepen wanneer een geringe vertragingstijd wordt verlangd. Om aan de verschillende vereisten van het breken en van de vertragingstijden te voldoen kan het relatieve aantal rechte, schuine voortstuw- en schuine vertragingsschoepen en voortstuwschoepen en hun onderlinge rangschikking op passende wijze 15 worden veranderd.

Andere rotor- en mengelementcoirbinaties kunnen buiten ce combinaties worden toegepast die hierboven beschreven zijn onder de voorwaarde dat deze dezelfde functies op gelijkaardige wijze vervullen. Aldus zou de rotor- en menge lemefttcombinatiemiddelen moeten bevatten voor het 20 voortstuwen van zowel het concentraat als van de daaruit verkregen droge korrels,en wel van de inlaat naar de uitlaat van het mengtoestel dat als droger gebruikt wordt bij de uitvinding. Bovendien zou de ruimte tussen en de samenwerking met zowel de vaste als bewegende onderdelen en oppervlakken een voldoende schrapende werking moeten bewerkstelligen 25 om verharde of korstachtige lagen concentraatte verwijderen zonder dat de rotor vastloopt. De relatieve beweging van de onderdelen met dergelijke spelingen breekt ook verharde massa's gedroogd concentraat in fijne, poederachtige deeltjes afvalmateriaal. Deze fijn versneden of vermaalde deeltjes zijn zeer nuttig wanneer ze in daaropvolgende matrix-30 inkapselingstechnieken gebruikt worden en geven een afvaleindprodukt met uitstekende kenmerken.

8101703

Claims (19)

1. Werkwijze voor het in vaste vorm verwerken van radioactieve afval vloeistof die vaste stoffen bevat, gekenmerkt door volgende stappen: - het scheikundig behandelen van de afvalvloeistof door het toevoegen 5 van minstens één reagens om de pH aan te passen boven de waarde van 7,0; - het concentreren van genoemde vaste stoffen met behulp van een dunne filmverdamper met verwarmde wand welke de afvalvloeistof als een film over de wand verdeelt om een deel van het vocht van de afval- 10 vloeistof te verwijderen en een vloeibaar concentraat te vormen dat een hogere concentratie aan vaste stoffen bevat dan de afvalvloeistof; - het drogen van het gevormd concentraat in een mengteestel met een verwarmde wand met een rotorsamenstel om de verwarmde wand met het - concentraat in contact te brengen teneinde de overblijvende vloei-15 stof uit het concentraat te verwijderen en een verhard afvalresidu te vormen, waarbij π-t rotorsamenstel mengmiddelen bevat om het afvalresidu te breken ten einde droge korrels te vormen en voortdnwmidde-len om de droge korrels voort-'te stuwen naar een uitlaat van het mengtoestel; en 20. het omhullen van da droge korrels afvalmateriaal door een tweede materiaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de omhul-lingsstap het grondig vermengen van de droge korrels met een tweede materiaal omvat om een wezenlijk homogeen mengsel te vormen»

3. Werkwijze volgens conclusie 2 met het kenmerk dat het tweede materiaal gekozen is uit een materiaal van de volgende reeks: asfalt, synthetische hars of anorganische cement.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de droogstap het doorlopend drogen van het concentraat tot afvaldeeltjes wezenlijk 30 vrij van water omvat en dat de omhullingsstap het doorlopend mengen van de afvaldeeltjes met een matrixmateriaal tot een wezenlijk homogeen mengsel omvat.

5. Werkwijze volgens .conclusie 4 met het kenmerk dat de doorlopende droogstap en de voorlopende mengstap uitgevoerd worden in het meng- 8101703 - 25 - toestel.

6. Werkwijze volgens conclusie 5 met hst kenmerk dat het matrix-materiaal minstens twee verschillende ingrediënten bevat en dat de omhullingsstap het afzenderlijk toevoegen omvat van de verschillende 5 ingrediënten aan de afvaldeeltjes via verschillende toevoerpunten die over de omtrek en/of langs de as onderling van elkaar gescheiden zijn.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de verschillende ingrediënten, droog cement en water zijn.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de meegevoer- 10 «3a deeltjes van de waterdamp het mengtoestel verlaten en via de dunne filmverdamper worden geëvacueerd waarbij deze dunne fiImverdamper midcielen bevat voor het verwijderen van genoemde stofdeeltjes.

9. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de meng-middelen een langwerpige rotor omvatten en de voortstuwmiddelen schroef- 15 vormige delen omvatten, die door de rotor worden bewogen, waarbij de schroefvormige delen schuin ten opzichte van de as van genoemde rotor zijn opgesteld zodat zowel het concentraat als de droge korrels naar de uit laat van het mengtoestel voort gestuwd worden.

10. Werkwijze volgens conclusie 1 roet het kenmerk dat de schei- 20 kundige bahanöelingsfase de pH van de afvalvloeistof aanpast tot een waarde hoger dan 10.

11 Werkwijze volgens conclusie 2 mat het kenmerk dat het wezenlijk homogeen mengsel afgevoerd wordt in een container bestaande uit een materiaal dat ondoordringbaar is voor water.

12. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de schei kundige behandelingsstap uitgevoerd wordt nadat genoemde vaste stoffen geconcentreerd zijn in de genoemde dunne film-verdamper.

13. Werkwijze volgens conclusie 12 met het kenmerk dat de scheikundige behandelingsstap en de droogstap in het mengtoestel uitgevoerd 30 worden.

14. Werkwijze volgens conclusie 13 met hetkenmerk dat de scheikundige reagens in droge toestand wordt toegevoegd aan genoemd afval-concentraat .

15. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de droge 35 deeltjes afvalmateriaal gecalcineerd worden vóór het omhullen door een 8101703 t. • - 26 -tweede materiaal.

16. Installatie voor het in vaste vorm verwerken van radioactieve afval vloeistof die vaste stoffen bevat, met het kenmerk dat deze de volgende onderdelen omvat: 5. middelen voor het behandelen van het afval met minstens één schei kundige reagens om de pH van de vloeistof aan te passen; - een dunne film-verdamper voor het concentreren van de afvalvloei-stof, welke verdamper een verwarmde wand heeft en een rotor voor het verdelen van de afvalvloeistof als een dunne film op de wand ten 10 einde vocht van het afval te verdampen en een vloeistofconcentraat te vormen, dat een hogere concentratie aan vaste stoffen bevat dan de afvalvloeistof; - een mengtoestel met een verwarmde wand voor het drogen van het concentraat, dat een rotor omvat voor het in contact brengen van het 15 concentraat met de verwarmde wand ten eiiide de overblijvende vloeistof te verwijderen uit het afval en een verhard afvalresidu te vormen, waarbij de rotor een verscheidenheid van mengschoepen omvat voor het verbreken van het verharde afvalresidu enerzijds tusaen de schoepen en de verwarmde wand, en anderzijds tussen de verschillende 20 schoepen om op deze wijze droge korrels te vormen, en voor het voortstuwen van de droge korrels naar een uitlaat van het mengtoestel; - middelen om het concentraat af te voeren vanuit de dunne filmverdam-per naar het mengtoestel; - middelen voor het laten stromen van de afvalvloeistof door de dunne 25 filmverdamper en voor het afvoeren van het concentraat naar het mengtoestel waarbij het concentraat dat opgenomen wordt door het mengtoestel minstens 30 gew.% vocht bevat; en - middelen voor het omhullen van de droge vaste stofdeeltjes door een tweede materiaal.

17. Installatie volgens conclusie 16 met het kenmerk dat het mengtoestel een droogsektie bevat voor het vormen van droge afval-korrels en een matrixmengsektie voor het vormen van een wezenlijk homogeen mengsel van de afvalkorrels en een matrixmateriaal. 8101703 Verbetering van errata in de beschrijving behorende bij de octrooiaanvrage no.: 8Ί.01703 Ned, voorgesteld door aanvrager dd. 8 mei 1981__ blz. U regel 3 na "meeste” toevoegen "kunstharspolymeermatrices, daar het de" blz.

18 regels 18/19 "daar tegen" vervangen door "dat tegen loog" blz.

19 regels 18/19"een laag radioactief condensaat uit het stelsel teneinde de afval in vaste vorm te kunnen verwerken" vervangen door "laag radioactief condensaat van het systeem voor het in vaste vorm verwerken van afval". nTvXjjQ LK/EV .81 01703