SE506010C2 - Metod och anläggning för omhändertagande av radioaktivt avfall - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 506 010 2 Det föreligger dock flera problem med ovanstående inneslutningsteknik. För det första är tekniken oaccep- tabelt dyr. Materialkostnaden för framställning av en enda betongkokill av ovan angivna slag kan uppgå till 10 000 SEK. För det andra innebär tekniken ett mycket dåligt volymsutnyttjande av deponeringsutrymmet som ko- killerna skall anbringas i. Endast en liten del av ko- killens totalvolym utgörs av radioaktivt avfall, resten utgörs av betongskalet, cementen i kärnan samt så kallat void-vatten som medföljer den förorenade jonbytarmassan från bädden. Denna kända teknik är sålunda långt ifrån kostnadseffektiv.

Ytterligare ett problem hos den kända tekniken är till följd av att den innehåller tillsatser av olika kemikalier vars syfte är att för- att jonbytarmassan, bättra jonbytarfunktionen, uppvisar ett ogynnsamt Ph- värde som komplicerar ingjutningsprocessen.

GB-A-2 216 034 beskriver en engångsbehållarestruk- vattenhaltigt avfall genom centrifugering. Behàllarestrukturen innefattar tur för avvattning av radioaktivt, dels en cylinderformad, styv innerbehållare, vilken är integrerad med ett topplock och vars cylindriska mantel- vägg och botten båda är genomsläppliga för vatten men inte för fast material, dels en likaså cylinderformad, men vattentät, styv ytterbehållare, i vilken innerbehål- laren är upptagen med ett litet mellanrum mot ytter- behållarens inneryta och vilken ytterbehàllare sluter tätt an mot innerbehållarens topplock. Det vattenhaltiga avfallet inmatas i innerbehàllaren genom en öppning i topplocket under det att hela behållarestrukturen, dvs både inner- och ytterbehållaren, roteras i ett stativ kring en vertikal centrumaxel hos behållarestrukturen.

Vatten centrifugeras därigenom ut radiellt genom inner- behàllarens filtrerande mantelvägg och in i ett mellan- för att därifrån ledas ut genom en sidoöppning i ytterbehållarens övre rum mellan inner- och ytterbehàllaren, 10 15 20 25 30 35 506 010 3 ände och vidare för omhändertagande. Centrifugeringen utförs samtidigt med fyllningen samt även en viss tid (5-10 min) efter avslutad fyllning. Efter avslutad cent- rifugering förseglas alla öppningar i behàllarestruktu- ren, som sedan lyfts bort från centrifugeringsstativet för att slutdeponeras under mark.

Den teknik som anvisas i ovannämnda GB-A-2 216 034 har dels nackdelen att behållarestrukturen är mycket komplicerad till sin natur och därför dyr, dels nack- delen att det bortcentrifugerade vattnet mycket väl kan ha en oacceptabelt hög aktivitet som nödvändiggör ytter- ligare omhändertagande av vattnet.

US-A-4 058 479 beskriver en teknik som liknar tek- niken i ovannämnda GB-A-2 216 034, men där det vatten som leds ut genom en filtermantelvägg hos en innerbehål- lare istället får kvarstå som ett skyddande skikt mellan inner- och ytterbehàllaren. I denna kända teknik sker det en medveten tillsättning av vatten innan avfallet anbringas i innerbehållaren.

Föreliggande uppfinning har som generellt ändamål att möjliggöra en mera kostnadseffektiv och rationell avvattning av vattenhaltigt låg- eller medelaktivt av- fall och inneslutning därav. 0 Ett deländamål hos uppfinningen är därför att an- visa en metod och en anläggning som åstadkommer en bil- lig och effektiv avvattning av void-vatten från dylikt avfall innan detta innesluts för slutdeponering, varvid lagring av dylikt void-vatten undviks.

Ett annat deländamàl hos uppfinningen är att anvisa en metod och en anläggning som samtidigt reducerar to- talkostnaden för inneslutningen av avfallet och ger ett effektivt volymsutnyttjande av de utrymmen i vilka av- fallet skall slutförvaras.

Ett särskilt ändamål hos uppfinningen är således att reducera den totala avfallsvolym inklusive behålla- restruktur som skall slutförvaras. 10 l5 20 25 30 35 506 010 4 Ett annat ändamål hos uppfinningen är att anvisa en metod och en anläggning som ej kräver användning av nà- gon komplicerad behàllarestruktur.

Dessa och andra ändamål hos uppfinningen uppnås med en metod respektive en anläggning med de i bifogade pa- tentkrav angivna särdragen, varvid föredragna utförings- former är angivna i de osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen skall nu beskrivas genom ett utfö- ringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 är en icke skalenlig principskiss av ett exemplifierande utförande av en anläggning för genom- förande av metoden enligt uppfinningen.

Fig 2 är en perspektivvy underifrån av en innersäck med silduksförsedd botten.

Fig 3 är en delvis uppskuren perspektivvy av en suglåda med en därpå anbringad, fylld innersäck enligt fig 2.

Fig 4 är en utbruten vertikalsektion av fig 3.

Fig 5 är delvis uppskuren perspektivvy av en inner- säck, som efter avvattning av däri anbringat avfall har förslutits och anbringats i en plastsäck samt i en bä- rande yttersäck.

I fig 1, föringsexempel av en anläggning enligt uppfinningen för vartill nu hänvisas, åskådliggörs ett ut- avvattning och inneslutning av låg- eller medelaktivt avfall, vilket som icke-begränsande exempel här antas vara förbrukad jonbytarmassa enligt ovan. Jonbytarmassan kan således komma från ett jonbytarfilter för rening av vattenfasen i sekundärsidan hos ånggeneratorer i ett kärnkraftverk. Mässan kan ha en aktivitet på i storleks- ordningen 5000 - 300 000 Bq/kg, vilket överstiger ett för direktdeponering tillåtet gränsvärde. Därför utförs en avvattning, inneslutning och nuklidmätning av massan innan den deponeras, företrädesvis i markförvar.

Anläggningen i fig 1 innefattar en lagringstank 10, en med silduksbotten 13 försedd innersäck 12 av typ 10 15 20 25 30 35 506 010 5 storsäck (bigbag), som 4 fyra lyftöglor 14 är upphängd i ett lyftok 16. bar (P1) travers 18. Innersäcken 12 är höj- och sänkbar som i sin tur via 17 är upphängd i en åk- (P2) i en upptill öppen rostfri uppsamlingsbehàllare 20, vilken har ett nedre utlopp 21 som via en ventil 22, en pump 24 och en ventil 26 är anslutet till ett inlopp 27 hos en bufferttank 28. Ett utlopp 29 nertill i buffert- tanken 28 är via en ventil 30 och en pump 32 förbundet med en ovanför innersäckens 12 öppning anordnad stril- ningsanordning 34, som har ett antal nedàtriktade stril- munstycken 36. Vidare áskàdliggörs schematiskt ett mot utsidan av innersäckens 12 silduksbotten 13 anliggande vakuumutsugningsmunstycke 38, som via en vakuumpump 40 är anslutet till ett andra inlopp 41 hos bufferttanken 28. En mellan pumpen 24 och ventilen 26 inkopplad ventil 42 medger avtappning av filtratvatten 17 från uppsam- "lingsbehàllaren 20 till ett utsläpp 43. Hänvisnings- beteckning 44 markerar en invallning för uppfàngning av eventuellt spill under genomförandet av processen.

Innersäcken 20 Före närmare beskrivning av funktionen hos anlägg- ningen i fig 1 följer nu under hänvisning till fig 2 en beskrivning av ett föredraget utförande av innersäcken 12 i fig 1. typ storsäck, traditionellt benämnd bigbag, med en volym på i storleksordningen 1 m3. I detta exempel har inner- säcken 12 måtten 90 x 90 x 115 cm. och överdel kan vara tillverkade av polypropylenväv med Innersäcken 12 är, såsom angivits ovan, av Innersäckens 12 sidor invändig beläggning av polyeten, medan dess botten 13 är tillverkad av en silduk med en för filtreringen lämplig maskvidd. I praktiska försök har sildukens 13 maskvidd varit 125 um. Såsom visas i fig 2 har säcken 12 dessutom två korslagda förstärkningsband 15, som är anordnade utanpå silduken 13 och vid sina ändar förbundna med 10 15 20 25 30 35 506 010 6 säckens 12 sidor. Vidare har säcken 12 vid sin topp fyra lyftöglor 14 av i och för sig känt slag.

Generellt gäller enligt uppfinningen att innersäck- ens 12 vattengenomsläpplighet är väsentligt större i silduksbotten 13 jämfört med dess sido- och toppdelar.

Inom uppfinningens ram ligger dels alternativet att nämnda sido- och toppdelar har en viss, men relativt silduksbottnen 13 mycket begränsad vattengenomsläpplig- het, dels alternativet att sido- och toppdelarna är vä- sentligen helt vattentäta. I vart fall gäller att av- vattningen helt eller åtminstone till sin största del sker genom silduksbottnen 13.

Praktiskt försök Metoden enligt uppfinningen skall nu beskrivas med hänvisning till ett genomfört försök med en anläggning enligt fig 1.

Steg 1: Pàfyllning av lagringstanken 10 Medelst en ej visad pumpanordning fylldes lagrings- tanken 10 med vattenhaltig, partikellformig, làgaktiv jonbytarmassa till lämplig nivå 11. Mässan i lagrings- tanken 10 fick sedan undergå en satsvis avvattning och inneslutning enligt följande steg.

Steg 2: Påfyllning av innersäcken 12 En tom innersäck 12 enligt fig 2 hängdes upp med sina lyftöglor 14 i lyftoket 16 och sänktes ned i upp- samlingsbehàllaren 20 såsom visas i fig 1. Medelst en i lagringstanken 10 nedsänkt, dränkbar slampump (ej visad) pumpades därefter ca 1 m3 vattenhaltig jonbytarmassa från lagringstanken 10 ner i den upphängda innersäcken 12. Vid provet fick säcken 12 initialt vila på uppsam- lingsbehållarens 20 botten för att sedan lyftas upp till en nivå ett stycke ovanför behàllarens 20 botten under 10 15 20 25 30 35 506 010 7 den avslutande fyllningen av sildukssäcken 12, såsom vi- sas i fig 1.

Steg 3: Dränering och recirkulation Under fyllningen av innersäcken 12 dränerades void- vatten (hänvisningsbeteckning 17) från massan via ' silduksbottnen 13 till uppsamlingsbehàllaren 20 genom gravitation. Om filtratvattnet 17 i uppsamlingsbehàlla- ren 20 steg över lämplig nivà (30-40 cm), pumpades över- skottet till bufferttanken 28 medelst pumpen 24.

Det uppsamlade filtratvattnet 17 var kraftigt föro- renat (visuell iakttagelse) och därför inte lämpligt att direktdeponeras utan behandling. Fyllningen av sildukssäcken 12 tog ca 5 min, och den dränerade vatten- volymen var ca 400 liter.

För successiv rening av filtratvattnet 17 recirku- lerades detta via ventilen 22, pumpen 24, ventilen 26, bufferttanken 28, ventilen 30, pumpen 32 och strilnings- vid vilken filtratvattnet 17 strilades jämnt över massan i säcken 12 för att åter passera genom anordningen 34, denna och därmed renas ytterligare.

Recirkulationen utfördes med ett flöde pà ca 10 liter/min och fick pågå (ca 40 min) tills filtratvattnet 17 var tillfredsställande rent, i detta utförande tills att filtratvattnet såg klart och ofärgat ut. Mätningar pà detta filtratvatten visade på en mycket hög renhet och väsentligen ingen aktivitet, varför filtratvattnet kunde ledas till utsläppet 43.

Steg 4: Droppavvattning och vakuumsugning Därefter fick säcken 12 hänga och droppavvattna.

Efter ca 2 timmar hade ytterligare ca 30 liter vatten dränerats, och efter 13 timmar ytterligare ca 8 liter.

Efter 15 timmar fanns fortfarande en mindre mängd void- vatten kvar i säckens 12 botten, och för att forcera vattendräneringen anslöts efter droppavvattningen en 10 15 20 25 30 35 50,6 010 8 (38, hos silduksbottnen 13, varvid en kraftig dränering er- flyttbar vakuumsug 40) mot olika delar av utsidan hölls av kvarvarande void-vatten i säckens 12 botten- parti.

Steg 5: Slutemballering i plast- och yttersäcky Efter avslutad avvattning utfördes en slutemballe- ring av innersäcken 12, såsom illustreras i fig 5, i vilken avfallet är markerat med hänvisningsbeteckning 44. Innersäckens 12 topp förslöts först på lämpligt sätt, såsom visat schematiskt vid hänvisningsbeteckning 46, varefter den placerades i en vattentät plastsäck 48 och därefter i en bärande yttersäck 50 av väsentligen samma utförande och storlek som innersäcken 12, dock med silduksbottnen ersatt av samma eller liknande material som yttersäckens 50 sido- och toppdelar. Den sà erhållna engàngsbehállarestrukturen (12, 48, 50) är därefter möj- lig att markdeponera. Totalvolymen var ca 1 m3/ vikten ca 700 kg och största yttermåtten ca 110 x 110 x 110 cm.

Modifiering med suglåda I en vidareutveckling av anläggningen i fig 1 an- vändes istället för det rörliga vakuumsugmunstycket 38 en särskild suglåda 52 av det slag som visas i fig 3 och 4. Suglàdan 52 placerades utanför uppsamlingsbehàllaren 20, så att droppavvattning och vakuumsugning kunde utfö- ras separat fràn uppsamlingsbehàllaren 20, med den för- delen att en första säck kan dräneras med recirkulation i uppsamlingsbehàllaren 20 samtidigt som en andra säck undergår droppavvattning och vakuumsugning vid suglådan 52.

En fördel med suglådan 52 är också att man undviker kravet på att flytta munstycket 38 över silduksbottnen 13, eftersom suglådan 52 åstadkommer en samtidig vakuum- utsugning över hela säckens 12 botten 13. 10 15 20 25 506 010 9 Enligt denna vidareutveckling lyftes sålunda inner- säcken 12 upp medelst traversen 18 fràn uppsamlingsbe- hàllaren 20 efter avslutad dränering, varefter den för- des i sidled till en position ovanför suglàdan 50 och sedan sänktes ned pà denna.

Suglådan 52 innefattar fyra snett nedåt lutande bottendelar 54, vilka tillsammans bildar en övre bäryta för säcken 12 och vilka mynnar i en central utloppsöpp- ning 56. Utloppsöppningen 56 var ansluten till vakuum- pumpen 40 i fig 1 för överföring av i suglàdan uppsamlat void-vatten till bufferttanken 28. Uppsamlat void-vatten i suglàdan 52 behöver dock inte nödvändigtvis överföras till bufferttanken 28, renas separat. Mellan bottendelarna 54 finns totalt fyra utan kan eventuellt behandlas och kanaler 58 för styrning av uppsamlat void-vatten till utloppsöppningen 56 och för fördelning av undertrycket över suglådans 52 bäryta.

Erforderlig längd pà tidsperioderna för recirkula- tionen, droppavvattningen och vakuumsugningen kan natur- ligtvis avvika från de i exemplet ovan angivna värdena.

Vidare är det föredraget, men inte absolut nödvän- digt för uppfinningen att använda plastsäcken 48 och yttersäcken 50. Ingjutning av innersäcken 12 är även tänkbart, men torde vara ett dyrare och därför mindre intressant alternativ.

Beträffande innersäcken 12 kan man tänka sig an- tingen att silduksmaterialet 13 inte täcker hela säck- bottnen, alternativt att det sträcker sig upp ett stycke pá säckens sidor.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 506 010 10 PATENTKRAV

1. Metod för avvattning och inneslutning av radio- aktivt, vattenhaltigt avfall (44), avfallet anbringas i och avvattnas genom en filtrerings- behållare (12) och därefter slutförvaras i en engångsbe- hàllarestruktur (12, 48, 50), reringsbehållaren (12) innehållande det avvattnade av- fallet (44), dels en ytterbehållare (50) filteríngsbehållaren (12), k ä n n e t e c k n a d av att som nämnda filtreringsbehållare används en säck (12), i det följande benämnd innersäck (12), silduksförsedd botten (13) genom vilken väsentligen hela avvattningen utförs, och att innersäcken (12), försluts och anbringas i ytterbehål- enligt vilken metod som innefattar dels filt- som omsluter som har en efter av- slutad avvattning, (50)

2. Metod enligt kravet 1, av att vid avvattningen erhållet filtratvatten (24, 28, 32) (44) för att successivt renas. laren för slutförvaring. k ä n n e t e c k n a d (17) recirkuleras i inner- säcken (12)

3. Metod enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d 28, 32) åstadkommes genom att filtratvattnet (12) genom avfallet av filtratvattnet (17) anordnad uppsamlings- av att recirkulationen (24, (17) från en nedanför innersäcken behållare (20) till en ovanför innersäcken (12) strilningsanordning (34), vid vilken fíltratvattnet avfallet (44) (12). enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - av att ett undertryck (38, 40) (12) silduksbotten pumpas anordnad (17) fördelas över i innersäcken

4. Metod t e c k n a d på utsidan av appliceras innersäckens (13) för att forcera avvattningen.

5. Metod enligt kravet 4, av att avvattningen innefattar ett första steg i vilket (12) med det däri anbringade avfallet (44) (20), i vilken filt- och ett andra steg i vilket k ä n n e t e c k n a d innersäcken hängs över en uppsamlingsbehàllare (17) ratvattnet uppsamlas, 10 15 20 25 30 35 "506 010 11 innersäcken (12) flyttas till en fràn uppsamlingsbehàl- laren (20) separat station (52) där innersäcken (12) droppavvattnas och undertrycket appliceras pá silduks- bottnens utsida¿

6. Metod enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att som nämnda ytterbehàllare använda en bärande yttersäck (50), företrädesvis försedd med lyftöglor vid sin övre ände.

7. Metod enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att innersäcken (12) förseglas i en vattentät säck (48) innan den anbringas i yttersäcken (50).

8. Anläggning för avvattning och inneslutning av radioaktivt, vattenhaltigt avfall (44), ning avfallet avvattnas och innesluts i engàngsbehàlla- 50), filtreringsbehàllare utformad innerbehàllare (12) och dels en innerbehàllaren (12) omslutande ytterbehàllare (50), k ä n n e t e c k n a d av att innerbehàllaren är en säck (12), i det följande benämnd innersäck, med öppen topp och med silduksförsedd botten (13) ken väsentligen hela avvattningen utförs, och att an- (20) för mottagning av filtratvatten (17) som bildas under i vilken anlägg- restrukturer (12, 48, vilka innefattar dels en som genom vil- läggningen innefattar dels en uppsamlingsbehàllare avvattningen, dels upphängningsorgan (16-18) för upp- hängning av innersäcken (12) med det däri anbringade av- fallet (44) ovanför uppsamlingsbehàllaren (20), varvid engàngsbehállarestrukturen färdigställs genom att inner- behàllaren (12) efter avslutad avvattning anbringas i ytterbehállaren (50).

9. Anläggning enligt kravet 8, k ä n n e t e c k - n a d av organ (24, 20, 32) för recirkulation av i upp- uppfångat filtratvatten (17) i innersäcken (12). samlingsbehàllaren (20) genom avfallet (44)

10. Anläggning enligt kravet 8 eller 9, k ä n - n e t e c k n a d av organ (40, 38; 40, 52) för applice- 10 15 20 25 _5Û6 010 12 ring av ett undertryck på utsidan av innersäckens (12) silduksbotten (13)

11. ll. Anläggning enligt kravet 10, t e c k n a d undertryck innefattar en från uppsamlingsbehållaren (20) (52), (54) innersäcken (12) och minst en i bärytan (54) anordnad för forcering av avvattningen. k ä n n e - av att nämnda organ för applicering av ett separat suglåda innefattande en bäryta för öppning (56) ansluten till ett undertryck (40).

12. Anläggning enligt något av kraven 8-11, k ä n n e t e c k n a t av att ytterbehållaren är en säck (50).

13. Anläggning enligt kravet 12, (50) k ä n n e - t e c k n a t av att yttersäcken är försedd med lyftstroppar vid sin öppna ände.

14. Anläggning enligt något av kraven 8-13, (12) sedd med lyftstroppar (14) vid sin öppna ände för upp- k ä n n e t e c k n a t av att innersäcken är för- hängning av innersäcken (12) vid uppsamlingsbehållaren (20).

15. Anläggning enligt något av kraven 8 - 14, (12) anordnad utanpå k ä n n e t e c k n a t av att innersäcken är för- sedd med en bottenförstärkning (15) silduksbottnen (13) och förbunden med innersäckens (12) sidodelar.

16. Anläggning enligt något av kraven B - 15, k ä n n e t e c k n a d av att innersäckens (12) volym är i storleksordningen 1 m3.