SE433272B - Forfarande for att behandla vattenhaltigt radioaktivt avfall - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 7812186-0 fw' ras behållare med stor volym för sådan lagring av de fasta radioaktiva uvfallen.

Studier har gjorts beträffande lagring av de använda filterhjälpmedlen och korniga jonbyteshartserna i mera stabilt tillstånd. Eftersom filterhjälpmedlen och de kor- niga jonbyteshartserna är brännbara, har man försökt att bränna de använda filterhjälpmedlen och korniga jonbytes- hartserna för att minska deras volymer. De använda filter- hjälpmedlen och korniga jonbyteshartserna innehåller emellertid mycket vatten, och sålunda är förbränning av desamma svår att utföra. När de använda filterhjälpmedlen och korniga jonbyteshartserna bränns, erfordras ett filter för avlägsnade av de radioaktiva materialen som finns i den resulterande förbränningsgasen såsom rökkanalgas. Filtret måste oftare utbytas mot ett nytt, och en behandling av det ' använda filtret erfordras, och en sådan behandling åstad- kommer även ett sekundärt radioaktivt avfall. Det är sålunda önskvärt att fylla de använda fílterhjälpmedlen eller an- vända kornformiga jonbyteshartserna i en tunna och låta dem stelna i tunnan med tillhjälp av cement, asfalt eller 'plast. Vid ett sådant förfarande bibehåller emellertid de använda fílterhjälpmedlen eller korniga jonbyteshart- serna sina ursprungliga former vid ifyllningen i trumman, och en tillfredsställande volymminskning kan icke erhållas.

Ett ändamål med uppfinningen är att minska en volym av stelnad massa av radioaktiva material som kommer från en radioaktiv materialbehandlingsanläggning.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att minska en volym av stelnad massa av radioaktiva olösliga material som kommer från en radioaktiv materialbehandlingsanlägg- ning.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att öka en volymminskning av de radioaktiva olösliga materialen.

Uppfinningen kännetecknas därav, att, när ett radio- aktivt slam av jonbytesharts i kornform behandlas, så till- sättes ett bindemedel till slammet innan detta matas till tunnfilmstorkaren.

Pig. 1 visar ett flödesschema som åskådliggör ett bland föredragna utföringsformer av uppfinningen, dvs. en apparat för behandling av radioaktiva avfall, vid vilken förfarandet enligt 10 15 20 25 30 35 H0 3 7812186-0 uppfinningen för behandling av radioaktiva avfall tillämpas.

Pig. 2 visar en vertikal tvärsektionsvy av en tunnfilmstor- kare som är användbar vid apparaten enligt fig. 1.

Fi . 3 visar en tvärsektionsvy efter linjen III-III i fig.2.

Uppfinningen är baserad på ett sådant experimentellt resul- tat, att när ett slam av använda filterhjälpmedel eller kornfor- miga jonbyteshartser och vatten torkas i en tunnfilmstorkare, torkat pulver med bestämda kornstorlekar kan bildas, oberoende av storlekarna av de använda filterhjälpmedlen eller kornformiga jonbyteshartserna. De experimentella resultaten beskrivs nedan: Cellulosa, stoftformiga hartser eller kornformiga jonbytes- hartser tillförs separat till en tunnfilmtorkare med en värme- överföringsarea av 0,3 m2, och tunnfilmstorkarens hölje upphettas genom ånga till 160°C. En roterande axel med roterande blad, in- satt i tunnfilmstorkaren, roteras. När en matningshastighet till tunnfilmstorkaren är 30 kg/h eller mindre för cellulosan, 30 kg/h eller mindre för de pulverformiga hartserna, och 35 kg/h eller mindre för de kornformiga jonbyteshartserna, kan cellulosan, de stoftformiga hartserna, och de kornformiga jonbyteshartserna pulvriseras till respektive pulver. Ehuru medel-partikelstorle- karna hos cellulosa och stoftformiga hartser är omkring 50 pm och hos de kornformiga jonbyteshartserna omkring 200 pm, kan det pulver som bildas i tunnfilmstorkaren ha en medel-partikelstor- lek av omkring 10 pm i vartdera fallet. Vid experimentet obser- veras icke alls någon uppkomst av sönderdelningsprodukter genom upphettning i vartdera fallet. Cellulosan, de stoftformiga hart-I serna och de kornformiga jonbyteshartserna är alla olösliga i vatten.

En föredragen utföringsform av uppfinningen tillämpad på en behandling av använda kornformiga jonbyteshartser som erhålls från en kraftanläggning med kärnreaktor av kokvattentyp, skall beskrivas under hänvisning till fig. 1 och 2.

I fig. 1 ledes ånga, som alstras av en kärnreaktor 1, till en turbin 2 genom en huvudångledning 7, och därefter kondenseras i en kondensor 3. Kondenserat vatten från kondensorn 3 befrias från fast material, såsom kapslingspartiklar, etc genom ett kon- densatfilter H och befrias från joner genom en avsaltare 5 och renas. Därefter sättes det renade kondenserade vattnet under tryck genom en matningsvattenpump 6 och återföres till kärnreak- torn 1 genom en matarvattenledning 8. 10 20 30 40 'mines-o i u Maskinerispill som bildas i kraftanläggningens kärnreak- tor av kokvattentyp lagras i en uppsamlingsbehållare 9 och renas genom ett filter 10 och en avsaltare 11. Avsaltarna 5 och 11 är förbundna med en behållare 14 genom ledningar 12 resp. 13.

Kcrnformiga jonbyteshartser fylls på avsaltarna 5 och 11. En led- ning 17 som är förbunden med behållaren 14 är ansluten till en tunnfilmstorkare 26 genom en pump 15 och en ventil 16. Filtret 10 är förbundet med en behållare 19 genom en ledning 18. Piltermedium, vars yta i förväg är beklädd med cellulosapartiklar är placerat i filtret 10. Ledningen 20 som är förbunden med behållaren 19 är ansluten till tunnfilmstorkaren 26 genom en ventil 21. Kondensat- filtret 4, i vilket ett filtermedium, vars yta är på förhand be- klädd med pulverformiga hartser, är placerat, är förbundet med en behållare 23 genom en ledning 22. En ledning 25 förbinder be- hållaren 23 med tunnfilmstorkaren 26. En ventil 24 är anordnad i ledningen 25.

Etrukturen av tunnfilmstorkaren skall närmare beskrivas i anslutning till fig. 2 och 3. Tunnfilmstorkaren 26 är försedd med en roterande axel 30 med roterande blad 28 i ett hölje 27 hos torkaren. Den roterande axeln uppbäres medelst ett övre lager 33 och ett undre lager 34, och ett ångutlopp 36 och ett matningsin- lopp 35 är anordnade i den övre delen av höljet. Ledningarna 17, 20 och 25 är anslutna till matningsinloppet 35. En bottenkon 37_ med ett pulverutlopp 38 är anordnat i höljets 27 nedre del. En din-avskiljare 43 och en fördelare 42 är anordnade vid höljets 27 övre del för bildande av en ângavdelning 44. En mantel 39 är anordnad omkring höljet 27 och är försedd med ett upphettnings- medel-inlopp 40 och ett upphettningsmedel-utlopp 41. De roterande bladen 28 är fästa medelst stift 45 vid uppbärningsringar 32 som fästes vid den roterande axeln 30 genom uppbärningsarmar 31.

En ledning 48 förbunden med pulverutloppet 38 hos tunnfilms- torkaren 26 är ansluten till en tratt 47 genom en ventil 49. En ledning 51 förbinder trattens 51 botten med en pellett-framställ- ningsanordning 49. En trevägsventil 50 är anordnad i ledningen 51.

Ena änden av ledningen 55 är ansluten till trevägsventilen 50 och den andra änden av ledningen 55 är ansluten till en behållare 52.

En fukt-detektor 59 är anordnad vid tratten 47. Med 60 betecknas en kontroller.

Korniga jonbyteshartser med minskad volym eller kapacitet i avsaltarna 5 och 11 införs i slam-tillstånd som använda korniga UI 10 20 30 35 140 s 7812186-0 jonbyteshartser i behållaren genom ledningarna 12 och 13. Stoft- formiga hartser med minskad volym i kondensatfiltret U avlägsnas från ytan av filtermediet och införs i slam-tillstånd i behålla- ren 23 genom ledningen 22. Cellulosa med minskad volym i filtret 10 avlägsnas från ytan av filtermediet och införes i slam-till- stånd i behållaren 19 genom ledningen 18.

Genom öppnande av ventilen 16 och drivning av pumpen 15 till- föres slammet av de korniga jonbyteshartserna i behållaren 1% till tunnfilmstorkaren 26. En koncentration av de korniga jonby- teshartserna i slammet är 5 viktprocent. Om koncentrationen av de korniga jonbyteshartserna överstiger 5 viktprocent, finns det risk för tilltäppning av ledningen 17, etc.

De använda jonbyteshartserna som innehåller radioaktiva ma- terial, vilka i det följande skall benämnas matningsmaterial, tillförs höljet 27 vid matningsinloppet 35, och fördelas likfor- migt i omkretsriktningen genom fördelaren 42, och strömmar nedåt längs innerytan av höljet 27 genom tyngdkraften. Den roterande axeln 30 är i roterande rörelse. Det nedåtgående matningsmateria- let fästes mot insidan av höljet 27 genom centrifugalkraften som utvecklas genom rotationen av bladen 28 på den roterande axeln 30 i pilriktningen H6. Ånga med 7 atmosfärers tryck tillföras från upphettningsmediuminloppet H0 i ett ringformigt rum som bil- das mellan höljet 27 och manteln 39. Ånge strömmar ut från upp- hettningsmediumutloppet H1. Väggytan hos höljet 27 omgiven av manteln 39 upphettas av ångan och väggytan är en värmeöverförings- yta 29. När matningsmaterialet rör sig nedåt längs värmeöverfö- ringsytan 29, förångas vatten från matningsmaterialet. Den alst- rade vattenångan passerar genom ängavdelningen UU och strömmar ut genom ángutloppet 36. De använda korniga jonbyteshartserna pulvriseras genom rotation av de roterande bladen 28. Pulver av de korniga jonbyteshartserna avgår från tunnfilmstorkaren vid pulverutloppet 38 och ledes till tratten H7. Pulvrisering av de korniga jonbyteshartserna utföres mellan värmeöverföringsytan 39 och de roterande bladen 30. Pulvret i tratten M7 mätes genom fukt- detektorn 59 för bestämning av fuktinnehället i pulvret. Om fukt- innehållet hos pulvret är mindre än det förutbestämda värdet, påverkas trevägsventilen 50 genom verkan av kontrollern 60 för att ansluta tratten H7 till pellett-framställningsanordningen M9.

En ventil (icke visad i fig. 1) är anordnad i ledningen 51 vid nedströmssidan av trevägsventilen 50, och öppnas även. Pulvret 1G 15 N) (ll O, (p 40 7812186-0 6 ledes från tratten H7 till pellet-framställningsanordningen H9 och formas till pelletter i pellet-framställningsanordningen #9.

Endast ifråga om pulvren av de korniga jonbyteshartserna bildas emellertid inga pelletter såsom sådana, och sålunda tillföres ett bindemedel till behållaren 14 och pelletterna kan formas ge- nom verkan av bindemedlet. Pelletterna ifylls i en tunna 61, och asfalt ifylles i tunnan 61 som är fylld med pelletterna.

Sedan asfalten stelnat, tätas tunnan 61, och en stelnad massa av de korniga jonbyteshartserna erhålles därigenom.

När fuktinnehållet i pulvret i tratten 47 är högre än det förutbestämda värdet, är tratten 47 ansluten till röret 55 på grund av kontrollern 60 för avgivande av pulvret i tratten kl till behållaren 52. Efter fullbordandet av avgivandet av pulvret från tratten 47 bringas tunnfilmstorkaren 26 åter i verksamhet för framställning.av pulver.

Underiantagande att densiteten hos de resulterande pelletter- na är-1,5 g/omg och under hänsynstagande till avstånd mellan pel- letterna kan 160 kg av de använda korniga jonbyteshartserna fyl- las i tunnan med en nettovolym av 200 liter. Enligt den förelig- gande utföringsformen kan tomrummen i de korniga jonbyteshartser- na elimineras genom pulvrisering av de korniga jonbyteshartserna och omedelbar pellett-framställning av det resulterande pulvret, och sålunda kan en för ifyllning i tunnan avsedd mängd ökas med' 30'%, i jämförelse med mängden korniga jonbyteshartser när de direkt blandas med asfalten och fyllas i tunnan. Även om andra procedurer än-asfalt-stelning, till exempel plast-stelning och.cement-stelning, formellt används som slutlig procedur för behandling av de radioaktiva avfallen, kan den före- liggande utföringsformen lätt tillämpas därvid genom pulvrisering av de korniga jonbyteshartserna såsom beskrivits ovan. Exempelvis ifråga om plast-stelning formas pulvret till pelletter, och en plast hälles i en tunna som är fylld med pelletterna. När cement- -stelning användes som slutlig procedur, så kan pulvret av de korniga jonbyteshartser som alstras i tunnfilmstorkaren 26, blan- das med cement, och den resulterande blandningen ingjutas i en tunna.

Ifråga om asfalt-stelning och plast-stelning kan pulvret av korniga jonbyteshartser blandas med asfalt eller plast och bringas att stelna under formning av pulvret till pelletter. En större volym-minskning än den konventionella kan erhållas genom 10 15 20 30 35 40 7812186-0 pulvrisering av de korniga jonbyteshartserna. I detta fall göres volym-minskningen mindre än som sker vid formning till pelletter.

Ovan har en utföringsform för pulvrisering av de korniga jonbyteshartserna genom en tunnfilmstorkare visats, men processen för pulvrisering utföres mellan värmeöverföringsytan och de rote- rande bladen, och sålunda kan en roterande ugn, i vilken roteran- de blad kan kontakta värmeöverföringsytan, användas i stället för tunnfilmstorkaren. Emellertid är mera effektiv värmeöverförings- area tillgänglig i tunnfilmstorkaren, och sålunda kan en kompakt apparat erhållas i fallet med tunnfilmstorkare, när de korniga jonbyteshartserna behandlas med samma hastighet.

Eftersom pulvriseringen utföres genom pressning av de korni- ga jonbyteshartserna mot värmeöverföringsytan medelst de roteran- de bladen, kan en belastning anbringas på hartserna, även om det finns ett mellanrum mellan de roterande bladen som roterar i ett vätskefritt tillstånd och värmeöverföringsytan, så länge storle- ken av mellanrummet icke är större än diametern av de korniga jon- byteshartser som skall behandlas. Även om storleken av mellanrum- met är större än diametern av de korniga jonbyteshartserna, fäs- tas och stelnar jonbyteshartserna vid värmeöverföringsytan, och en belastning av bladen appliceras på de korniga jonbyteshartser- na på värmeöverföringsytan, varigenom pulvrisering sker.

Ett slam av cellulosan i behållaren 19 kan tillföras till tunnfilmstorkaren 26 genom öppnande av ventilen 21, eller också kan ett slam av de stoftformiga hartserna i behållaren 23 till- föras till tunnfilmstorkaren 26 genom öppnande av ventilen ZH, och cellulosan eller de stoftformiga hartserna kan pulvríseras till pulver på samma sätt som i fallet med de korniga jonbytes- hartserna. Pulver av cellulosa eller stoftformiga hartser kan pellettiseras ensamt, och sålunda är det icke nödvändigt att till- foga ett bindemedel till detsamma i motsats till vad fallet är vid korniga jonbyteshartser. Sålunda kommer mängden avfall aldrig att ökas, i jämförelse med vad som sker i fråga om de korniga jonbyteshartserna.

Uppfinningen kan tillämpas vid behandlingar av olösliga ma- terial som erhålls från andra kärnkraftanläggningar än sådana med kärnreaktor av kokvattentyp, och sådana radioaktivt mate- rial behandlande anläggningar som en kärnbränsle-upparbetnings- anläggning, etc.

Enligt uppfinningen kan en volym av de olösliga materialen 'e781-2186-'0 e avsevärt minskas, och sålunda kan en fast massa av radioaktiva material, som avdrivs från den radioaktivt material behandlande anläggningen, minskas.

Claims (1)

1. 7 7812186-o > Patentkrav Förfarande för att behandla vattenhaltigt radioaktivt avfall, varvid det radioaktiva avfallet torkas i en tunn- filmstorkare, som har roterande blad belägna mitt emot en uppvärmd innervägg i ett kärl, och sönderdelas till pulver, varefter det från tunnfilmstorkaren erhållna pulvret formas till pelleter, k ä n n e t e c k n a t därav, att, när ett radioaktivt slam av jonbytesharts i kornform behandlas, så tillsättes ett bindemedel till slammet innan detta matas till tunnfilmstorkaren.