WO2017063007A1 - Anlage zur verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem material mit einer mehrzahl von anlagenkomponenten - Google Patents

Anlage zur verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem material mit einer mehrzahl von anlagenkomponenten Download PDF

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Markus Primavesi
Paul Primavesi
Johannes Stari
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Ame Handelsgesellschaft M.B.H.
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    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/18—Radioactive materials

Definitions

  • the invention relates to a system for processing radioactively contaminated material with a plurality of system components.
  • Radioactive substances and thus contaminated material are stored in interim storage facilities or repositories.
  • the material must be conditioned, i. be converted into a chemically stable, not soluble in water or only slightly soluble state and the requirements of transport and the final or intermediate storage accordingly.
  • Highly radioactive material is e.g. melted down in glass.
  • the resulting glass molds are corrosion-resistant and insoluble in water.
  • they are packed watertight in stainless steel containers. Melting of waste is increasingly being used in medium-level and low-level radioactive waste.
  • No. 5,637,127 describes a method for processing radioactively contaminated material in which the material is introduced into a plasma furnace and melted there at high temperatures of 2,000 ° C., the inorganic radioactive fraction of the material being bound in the melt.
  • Plasma torches are capable of thermally decomposing any material, but the radioactivity of the material remains he ⁇ hold, so that the resulting slag or melt remains active.
  • meltdown is that the radioactive components are immobilized in the glass matrix, so that chemically difficult leachable waste body can be produced, which are suitable for later storage, for example in geological formations.
  • the waste volume can be reduced by up to 80%.
  • the present invention therefore aims to design a system for the processing of radioactively contaminated material in such a way that it is mobile and that the transport and the construction are simplified in compliance with the environment-relevant basic conditions. Furthermore, the system should be able to be adapted in a simple manner in size and equipment to the local conditions and needs.
  • the invention consists in a system of the type mentioned in the fact that the system components are arranged in a plurality of space-forming modules that are transported separately from each other and are juxtaposed to operate the system and in the juxtaposed state aligned connections to the Having connection of arranged in adjacent modules plant components.
  • the system has a plurality of space-forming modules, all essential structural components of the system can be provided in modules that are transported by means of suitable for such modules trucks, flat rail freight cars, ships or the like. From one site to the next site can.
  • Such modules used in the context of the invention may be cuboidal.
  • the modules are preferably formed by containers, in particular 20 ', 30' or 40 'ISO containers.
  • Such containers are well known in the field of goods transport and usually have standard external dimensions, such containers are extremely stable and robust and can be transported in a simple manner due to the standardized outer dimensions.
  • Such containers are used as space-forming modules for receiving components of the system according to the invention, it is only necessary for the provision of the system to set up the container at the desired site using suitable transport and depositing devices, with no special underground Requirements in connection with the fulfillment of environmental protection regulations.
  • Equipment for the processing of radioactively contaminated material comprise a large number of individual components which can not be set up outdoors in the open, with due regard to the required radiation protection.
  • the invention therefore provides a plurality of space-forming modules so that substantially all the components in contact with radioactivity can find room therein.
  • the invention provides that the modules have aligned connections for connecting arranged in adjacent modules system components.
  • the modules of the plant can be placed directly next to each other, i. Wall to wall, so that there is essentially no distance between the mutually facing module walls remains.
  • adjacent modules can also be placed at a distance from each other.
  • the resulting gap between two modules is then preferably bridged by a spacer plate having Strahlungsableende properties.
  • the plant according to the invention is in particular one which comprises a plasma furnace arranged in one of the modules, in which the introduced contaminated material is melted with the aid of at least one plasma torch and the resulting melt is discharged into suitable storage containers for the intermediate or final storage.
  • a plasma furnace is to be understood as an oven designed in particular as a shaft furnace, in which the respective combustion, melting, reduction or other type of process is fully or partially assisted by a plasma torch.
  • the plasma furnace for example, be constructed similar to a steel melting furnace, but is preferably lined with a min. 300 mm thick ceramic layer.
  • the plasma torch is designed as a plasma injector which is suitable for producing a self-supporting plasma. Such a plasma injector is characterized in that it manages without counter electrode.
  • a plasma flame reaches temperatures of 15,000 to 20,000 ° C.
  • plasma gas for example, nitrogen or air is used.
  • the temperature in the plasma reactor is preferably set to a value of 1,500 to 1,700 ° C and can be achieved by firing by means of the plasma injectors.
  • air can be added to the furnace for the combustion of the organic constituents of the feedstock.
  • melt flow agent for example waste glass
  • the plant components comprise a plasma furnace having at least one plasma torch and a reservoir for storing the material to be processed, and that the plant components preferably further comprises a feed device for applying the material to the plasma furnace, a discharge device for discharging the in the plasma furnace resulting melt from the plasma furnace, a conveyor for automatically feeding empty storage containers in the area of the discharge, a conveyor for automatically removing the melted storage containers, a flue gas outlet for withdrawing flue gas from the plasma furnace and / or at least one flue gas cooling, cleaning and / or filtering device.
  • the plasma furnace and the memory are arranged together in a module.
  • the storage for storing the processing material and the plasma furnace are those components which come into direct contact with the contaminated material, so that special shielding measures are required. If these two components are arranged in a common module, the special shielding restricting measures to this one module, and the other modules may possibly be met with less complex shielding measures.
  • the material is taken from the storage and introduced via a lock system, such as rotary valves or screw conveyors in the plasma furnace.
  • the lock system seals the furnace at the point of the task on the gas side.
  • the system can be pressurized with inert gas to allow a small stream of gas to flow through the feed lock into the oven operating in vacuum.
  • a material with a grain size of max. 30mm inserted.
  • the grain size of the material is also important for the design of the conveyor system and for the time required to melt the particles in the plasma furnace dwell time.
  • the feedstock preferably further has a moisture content of max. 20%.
  • the content of non-combustible (inorganic) material (such as concrete, bricks, cullet, sand, glass wool, metallic inclusions and the like) is preferably max. 40% by weight.
  • the plant according to the invention is preferably used for the treatment of material with a specific radioactivity of max. 3.7 * 10 7 Bq / kg are used.
  • the module containing the plasma furnace and the memory is arranged between further modules, wherein preferably one further module, in particular two further modules, are arranged on the longitudinal sides and a further module above the module containing the plasma furnace and the memory ,
  • the module containing the plasma furnace and the memory is thus laterally and optionally surrounded at the top by further modules, so that the further modules function as a radiation shield for the plasma furnace and the memory.
  • the module containing the plasma furnace and the memory is arranged between a module containing the conveying device for automatically feeding empty storage containers and a module containing the conveying device for the automatic removal of the storage container containing the melt. Such an arrangement minimizes the transport routes for the empty and the filled storage containers.
  • the empty storage containers are hereby fed in a module laterally next to the module containing the plasma furnace, spent with the aid of a manipulator or a conveyor under the tap hole of the plasma furnace and the filled storage container from there by means of a manipulator or a conveyor in one on the other side of the
  • the module containing the plasma furnace containing module brought to the conveyor for removal.
  • the three modules have aligned doors, in particular sliding doors, which are opened for the respective transfer process and then possibly closed again become.
  • the reaction chambers are oversized in plasma reactors, since the gases generated during a certain time at high temperatures (about 1200 ° C) must be maintained in order to break up toxic compounds or complete combustion processes (oxidations). Furthermore, in addition to the supplied through the decomposition of a set ⁇ resulting material gas volume plasma gas through the plasma injector.
  • a post-combustion chamber is provided that reasonable in a separate, above the containing the plasma furnace module arranged module is housed and can be charged with flue gas from the plasma furnace.
  • the firing of the afterburner chamber can be effected by means of propane gas or another combustible gas and preferably a temperature inside the afterburner chamber of at least 1200 ° C. is maintained.
  • the residence time of the exhaust gas in the afterburning chamber is preferably at least 2 seconds.
  • the system according to the invention is preferably equipped for this purpose with at least one flue gas cooling, cleaning and / or filtering device, which is arranged in at least one module, preferably standing on the front side of the module containing the plasma furnace and optionally of the post-combustion chamber containing Module is arranged. Due to the immediately adjacent to the module with the plasma furnace or the afterburner assembly of the flue gas cooling, cleaning and / or filter device, the flue gas via a direct connection between a flue gas discharge pipe of the plasma furnace or.
  • the at least one flue gas cooling, cleaning and / or filtering device preferably comprises a cooling device, a flue gas scrubber, a desulphurisation and dedusting device, a suction draft fan and a chimney, wherein said devices are preferably divided into a plurality of modules which are separated by means of of connections for connecting flue gas pipes adjacent modules are connected to each other such that the flue gas can flow through the devices in succession. Due to the elongated design of said devices, it is advantageous to arrange the corresponding modules upright, ie with a longitudinal extent perpendicular to the ground.
  • the flue gas cooling device preferably comprises a radiation cooler and / or a convection cooler.
  • the cooling of the flue gases is preferably carried out in a first step via a radiation cooler to a temperature level of about 600 ° C to 800 ° C and in a second step via a convection cooler to a temperature level of about 250 ° C to 300 ° C.
  • the heat of the flue gas is absorbed by water, which is circulated and counter-cooled via a likewise recorded in a module wet-cooling tower.
  • the flue gas scrubber preferably comprises a quench and a first scrubbing stage.
  • the exhaust gas is further cooled in a quench by injecting water and cleaned in a pipe, which is free of internals, by spraying with water from the acidic range soluble solid and gaseous components.
  • the wash water is circulated in large quantities, so that there is an intensive mass transfer between the exhaust gas and the washing medium.
  • the pH in this stage is preferably below 1. A small amount of the wash water may be discharged and added to the feed or plasma furnace to be processed.
  • the exhaust gas is preferably washed in a separate scrubber, which is also free of internals, with slightly alkaline water.
  • a pH of about 4 is preferably set by the metering of sodium hydroxide solution.
  • sulfur dioxide is separated in this stage.
  • the flue gas can easily be heated and passed through a special filter for the separation of the remaining dusty impurities.
  • the exhaust gas preferably passes through the induced draft fan in a chimney, from which it is discharged into the environment.
  • the chimney gauges for the monitoring of gaseous and airborne emissions can be installed.
  • flue gas denitrification can be carried out if a limit value for NOx is to be complied with.
  • a method for selective non-catalytic reduction (SNCR) is used for this purpose.
  • SNCR selective non-catalytic reduction
  • Such a method is based on the injection of an ammonia solution or urea solution at a temperature range of 900 ° C to 1000 ° C.
  • a metered addition is preferably possible at the transition between the radiant cooler and the convection cooler.
  • the required temperature window could be set via the water flow rate of the radiant cooler.
  • the walls of the modules, in particular containers consist of a material or composite material with radiation-shielding properties.
  • the walls of the modules, in particular containers have a layer structure with an inner plastic, in particular polypropylene, an intermediate aluminum and an outer steel layer.
  • the walls can be provided with the following layer thicknesses: 10 mm polypropylene layer, 5 mm aluminum layer, 50 mm steel layer.
  • the plastic layer "brakes" the beta radiation and at the same time destroys the alpha radiation
  • the underlying steel plate destroys any remaining beta radiation and at the same time brakes the braking or gamma radiation.
  • each further container wall further brakes the radiation.
  • the bottom of the modules does not necessarily have to be made of a material with radiation shielding properties, as it is protected by concrete and / or soil at the bottom. If shielding is still required in the floor area, it may be sufficient to have a structure with a lesser shielding effect than in the walls.
  • a floor may be provided with a steel layer and a plastic layer.
  • the plant further comprises a control-technical control station, from which the control of the combustion process and the entire system can be done fully automatically.
  • the control desk is preferably housed in a separate module and is equipped with a sanitary lock for the staff.
  • the inner surfaces of the modules are preferably made washable.
  • the modules can be equipped, for example, with a sprinkler system which can be fed with decontamination fluid.
  • the modules may be provided with connections for decontamination fluid, to which portable high-pressure cleaner can be connected.
  • the inner walls of the modules and possibly the system components arranged in the modules have smooth surfaces.
  • the modules have no fixtures which can interfere with regard to a Ab ⁇ flow of the decontamination liquid.
  • the modules are waterproof, so that no liquid can escape to the outside.
  • a preferred development of the invention provides that the modules in the connected operating state have a line system for supplying the modules with a decontamination fluid which is fed by a tank for unconsumed decontamination fluid.
  • the modules For the removal of the decontamination fluid, the modules preferably have a drain for spent decontamination fluid at the bottom, the outflows leading to a conduit system connected to a tank for spent decontamination fluid.
  • the bottom of the modules preferably has a gradient at the lowest point of which the outflow for the decontamination fluid is arranged. The liquid is sucked off and pumped into the tank.
  • the unconsumed decontamination fluid conduit system and / or the spent decontamination fluid conduit system in the modules or their walls comprises conduit sections with detachable ports for connecting conduit sections of adjacent modules.
  • the detachable connections are designed, for example, as plug-in or latching couplings and are preferably equipped with check valves, so that the liquid remains in the line after releasing the connection of the line sections.
  • FIG. 1 shows a process flow diagram of a process which can be carried out with the installation according to the invention
  • FIG. 2 a 4 shows a side view of the system
  • FIG. 5 shows a detailed view of two adjacent containers in a first embodiment
  • FIG. 6 shows a detailed view of two adjacent containers in a second embodiment.
  • the plasma furnace is designated 1, which is fired by means of two schematically indicated plasma torches 2.
  • the memory for the contaminated material to be processed is denoted by 3 and is introduced into the plasma furnace 1 by means of a screw conveyor 4 and a rotary valve 5.
  • Combustion air can be added to the plasma furnace 1 via the connection 6.
  • the melt formed in the plasma furnace 1 is discharged via the discharge device 7 into a mold 8.
  • the mold 8 is introduced in the sequence in a storage container 9, which is closed with a suitable lid and provided for removal.
  • the flue gas 10 from the plasma furnace 1 is optionally introduced together with combustion air 11 in the secondary combustion chamber 12 and subjected there to afterburning.
  • the post-combusted flue gas is then passed successively through a radiant cooler 13 and a convection cooler 14.
  • a urea solution can be added to the radiant cooler 13 via a schematically indicated connection 15 in order to reduce NOx.
  • the flow lines of the cooling system are at 16 and the return lines of the cooling system are denoted by 17 and are connected to the radiant cooler 13 and the convection cooler 14.
  • the cooled flue gas is passed through a quench device 18 and a first washing stage 19.
  • the quenching device 18 is added to water 20.
  • the washing water of the first washing stage 19 is injected via nozzles 21 and drawn off at the bottom of the first washing stage 19 and circulated. leads.
  • a portion of the spent wash water is discharged as a water slurry at 22.
  • the flue gas is then passed through a mist eliminator 23 in the second washing stage 24, is injected into the washing water via nozzles 25, wherein the washing water is withdrawn at the bottom of the second washing stage 24 and recycled.
  • a portion of the spent wash water is discharged as a water slurry at 25 and fresh wash water is supplied at 26.
  • the discharged from the second washing stage 24 flue gas is then passed through a heat exchanger 27 in a dust filter 28, wherein optionally additives can be added at 29.
  • the filter dust is discharged from the dust filter at 30 and can be the plasma furnace 1 abandoned.
  • the partially dusted flue gas is finally passed into a fine dust filter (HEPA) 31 and the dedusted flue gas is discharged through a Saugzuggebläse 32 and a chimney 33 into the environment.
  • HEPA fine dust filter
  • a first container 34 contains the memory 3 and the plasma furnace 1.
  • a second container 35 is disposed, in which the afterburner chamber 12 and a connected to the memory 3 suction tube 36 are housed, via the suction tube 36 air from the Sump 3 is sucked, which is supplied together with the emerging from the secondary combustion chamber 12 flue gas in the sequence the radiant cooler 13.
  • the propane gas for firing the Nachbrenn- chamber 12 supplies.
  • a third container 38 is arranged laterally next to the first container 34, in which a conveying device 39, such as a runway, for automatic feeding of empty mold 40 is arranged in the region of the discharge 7. Furthermore, in the third container 38, a conveying device 44 extending above the empty molds 40, such as a roller conveyor, is provided for transporting lids 45 for the storage containers 42.
  • the first container 34 and the third container 38 are connected at the height of the discharge device 7 via doors formed in the containers, for example sliding doors, so that the empty molds 40 can be moved with the aid of the conveyor 39 under the discharge and thus after filling Molds 40, the lid 45 can be transferred to the filled in the first container 34.
  • the filled molds 40 leave the first container 34 on the other side in turn via mutually aligned doors of the first container 34 and the fourth container 41, where a manipulator lifts the respective mold 40 in an open-topped storage container 42, which held in the fourth container 41 in stock is, and a lid 45 engages, with which the storage container 42 is closed.
  • the storage containers 42 are supplied to the fourth container 41 via a lock device 43 arranged on the front side thereof.
  • the sealed storage containers 42 are transported by means of a conveyor 46, such as a runway, in the fourth container 41 along a cooling path to the end face 47, where they can be removed.
  • a fifth container 48 is arranged, in which a propane gas storage 49 are arranged as fuel for the afterburner chamber 12 and a nitrogen storage 50 for fire protection. Furthermore, a compressed air preparation station 51 and a spare parts store 52 are accommodated in the fifth container 48. The compressed air treatment station 51 provides air for the operation of the plasma torch 2 available.
  • a sixth container 53 is arranged, in which a tank 54 for unconsumed decontamination fluid and a tank 55 for spent decontamination fluid are housed.
  • the seventh and eighth containers 56 and 57 are each formed as a short container.
  • the central suction is used to generate a negative pressure to prevent leakage of solids and / or gases from the containers.
  • a ninth container 58 is erected upright, in which the radiant cooler 13 and the convection cooler 14 are housed.
  • a tenth container 59 is arranged vertically, in which the quench device 18, the first cooling stage 19 and the second cooling stage 24 are housed.
  • an eleventh container 60 is provided, in which the dust filter 28, the particulate matter filter 31, the induced draft fan 32 and the chimney 33 are housed.
  • a twelfth container 61 is provided, which can be placed off the other container and contains a control room with control and control units.
  • FIG. 5 shows two containers arranged next to one another, such as the first container 34 and the third container 38, wherein these containers are arranged wall to wall, ie essentially without any gap.
  • the container locking devices 62 are provided for mutual fixation of the container locking devices 62 .
  • a gap is provided between the two containers, which is bridged by a plate 63 having the radiation shielding properties.

Abstract

Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten Bei einer, Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten sind die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen (34, 35, 38, 41, 48, 53, 56-61) angeordnet, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinandergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen.

Description

Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten.
Radioaktive Stoffe und damit kontaminiertes Material werden in Zwischenlagern oder Endlagern aufbewahrt. Zu diesem Zweck muss das Material konditioniert, d.h. in einen chemisch stabilen, in Wasser nicht oder nur schwer löslichen Zustand übergeführt und den Anforderungen des Transportes und der End- bzw. Zwischenlager entsprechend verpackt werden. Hochradioaktives Material wird z.B. in Glas eingeschmolzen. Die dabei entstehenden Glaskokillen sind korrosionsfest und unlöslich in Wasser. Zusätzlich werden sie wasserdicht in Edelstahlbehälter verpackt. Das Einschmelzen von Abfällen kommt zunehmend auch bei mittelradioaktiven und schwachradioaktiven Abfällen zum Einsatz.
Die US 5,637,127 beschreibt ein Verfahren zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material, bei dem das Material in einen Plasmaofen eingebracht und dort bei hohen Temperaturen von 2.000°C eingeschmolzen wird, wobei der anorganische radioaktive Anteil des Materials in der Schmelze gebunden wird. Plasmabrenner sind in der Lage, jedes Material thermisch zu zersetzen, die Radioaktivität des Materials bleibt jedoch er¬ halten, sodass die anfallende Schlacke bzw. Schmelze aktiv bleibt. Der Vorteil des Einschmelzens liegt jedoch darin, dass die radioaktiven Bestandteile in der Glasmatrix immobilisiert werden, sodass chemisch schwer auslaugbare Abfallkörper hergestellt werden können, die für die spätere Lagerung z.B. in geologischen Formationen geeignet sind. Darüber hinaus kann das Abfallvolumen um bis zu 80% verkleinert werden. In Folge von nuklearen Unfällen fallen große Mengen von radioaktiv kontaminiertem Erdreich an, das es zu entsorgen gilt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die entsprechende Anlage zur Verarbeitung des Erdreichs in unmittelbarer Nähe zum kontaminiertem Erdreich zu betreiben, um den mit dem Transport des Materials verbundenen Aufwand und die Transportgefahren zu vermeiden. Der Aufbau und die Inbetriebnahme herkömmlicher Anlagen sind mit einem hohen Investitions- und technischen Aufwand verbunden und unterliegen umfangreichen sicherheitstechnischen Vorschriften z.B. im Zusammenhang mit dem Strahlenschutz. Die Verlegung solcher Anlagen von einem Ort an einen neuen Ort mit kontaminiertem Erdreich ist nur mit großem Aufwand verbunden, sodass die Anlagen in der Regel für einen längeren stationären Betrieb ausgelegt sind. Zur Vermeidung langer Transportwege für das kontaminierte Material wäre es jedoch von Vorteil die Anlagen mobil zu gestalten.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material dahingehend auszubilden, dass diese mobil ist und dass der Transport und der Aufbau unter Einhaltung der umweltrelevanten Rahmenbedingungen vereinfacht werden. Weiters soll die Anlage in einfacher Art und Weise in ihrer Größe und Ausstattung an die jeweiligen örtlichen Gegebenheiten und Bedürfnisse angepasst werden können .
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Anlage der eingangs genannten Art im Wesentlichen darin, dass die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen angeordnet sind, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinandergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen. Dadurch, dass die Anlage eine Mehrzahl von raumbildenden Modulen aufweist, können alle wesentlichen strukturellen Bestandteile der Anlage in Modulen bereitgestellt werden, die mit Hilfe von für derartige Module geeigneten Lastkraftwagen, Flachwagen des Schienengüterverkehrs, Schiffen oder dgl. von einem Aufstellungsort zum nächsten Aufstellungsort transportiert werden können. Derartige im Rahmen der Erfindung zum Einsatz gelangende Module können quaderförmig ausgebildet sein. Die Module sind vorzugsweise von Containern, insbesondere 20', 30' oder 40' ISO-Containern, gebildet. Derartige Container sind im Bereich des Warentransportes hinlänglich bekannt und weisen meist Standardaußenmaße auf, wobei derartige Container überaus stabil und robust ausgebildet sind und aufgrund der standardisierten Außenabmessung in einfacher Weise transportiert werden können. Dadurch, dass nun erfindungsgemäß derartige Container als raumbildende Module für die Aufnahme von Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage verwendet werden, ist es für das Bereitstellen der Anlage lediglich erforderlich, die Container am gewünschten Aufstellungsort mit Hilfe geeigneter Transport- und Absetzvorrichtungen aufzustellen, wobei am Untergrund keine besonderen Anforderungen im Zusammenhang mit der Erfüllung von umweltschutzrelevanten Vorschriften zu beachten sind.
Anlagen zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material umfassen eine Vielzahl von Einzelkomponenten, die mit Rücksicht auf den erforderlichen Strahlenschutz nicht ohne weiteres ungeschützt im Freien aufgestellt werden können. Die Erfindung sieht daher eine Mehrzahl von raumbildenden Modulen vor, damit im Wesentlichen alle mit Radioaktivität in Berührung kommenden Komponenten darin Platz finden können. Damit die in unterschiedlichen Modulen angeordneten Einzelkomponenten im aneinan- der gestellten Zustand der Module miteinander zu einer Gesamtanlage verbunden werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Module miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen .
Die Module der Anlage können unmittelbar aneinander gestellt werden, d.h. Wand an Wand, sodass im Wesentlichen kein Abstand zwischen den zueinander gewandten Modulwänden verbleibt. Alternativ können benachbarte Module auch in Abstand voneinander aufgestellt werden. Der dabei entstehende Zwischenraum zwischen zwei Modulen wird dann bevorzugt von einer Abstandsplatte überbrückt, die Strahlungsabschirmende Eigenschaften aufweist.
Die erfindungsgemäße Anlage ist insbesondere eine solche, die einen in einem der Module angeordneten Plasmaofen umfasst, in dem das eingebrachte kontaminierte Material mit Hilfe wenigstens eines Plasmabrenners aufgeschmolzen wird und die entstandene Schmelze in geeignete Lagerbehälter für die Zwischen- oder Endlagerung ausgetragen wird. Unter einem Plasmaofen ist dabei ein insbesondere als Schachtofen ausgebildeter Ofen zu verstehen, in welchem der jeweilige Verbrennungs- , Schmelz-, Redukti- ons- oder andersartige Prozess vollständig oder teilweise durch einen Plasmabrenner unterstützt wird. Der Plasmaofen kann beispielsweise ähnlich einem Stahlschmelzofen aufgebaut sein, ist jedoch bevorzugt mit einer mind. 300 mm starken Keramikschicht ausgekleidet. Besonders bevorzugt ist der Plasmabrenner als Plasmainjektor ausgebildet, der zur Herstellung eines freitragenden Plasmas geeignet ist. Ein solcher Plasmainjektor zeichnet sich dadurch aus, dass er ohne Gegenelektrode auskommt. Beispielhaft wird auf die AT 507629 AI verwiesen. Eine Plasmaflamme erreicht Temperaturen von 15.000 bis 20.000 °C. Als Plasmagas wird beispielsweise Stickstoff oder Luft eingesetzt. Die Temperatur im Plasmareaktor wird vorzugsweise auf einen Wert von 1.500 bis 1.700°C eingestellt und kann durch die Befeuerung mittels der Plasmainjektoren erreicht werden. Zusätzlich zu der über die Plasmain ektoren eingebrachten Energie kann Luft für die Verbrennung der organischen Bestandteile des Einsatzgutes in den Ofen zugegeben werden.
Wenn der im Plasmaofen entstehende anorganische Rückstand des Einsatzmaterials von selbst keine ausreichend dünnflüssige Schmelze bildet, wird dem Einsatzgut bevorzugt ein Schmelzflussmittel (z.B. Altglas) zugegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anlagenkomponenten einen wenigstens einen Plasmabrenner aufweisenden Plasmaofen und einen Speicher zum Lagern des zu verarbeitenden Materials umfassen, und dass die Anlagenkomponenten bevorzugt weiters eine Aufgabeeinrichtung zum Aufgeben des Materials in den Plasmaofen, eine Austragseinrichtung zum Austragen der im Plasmaofen entstehenden Schmelze aus dem Plasmaofen, eine Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern in den Bereich der Austragseinrichtung, eine Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter, einen Rauchgasabzug zum Abziehen von Rauchgas aus dem Plasmaofen und/oder wenigstens eine Rauch- gaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung umfassen.
Bevorzugt sind der Plasmaofen und der Speicher gemeinsam in einem Modul angeordnet. Beim Speicher zum Lagern des verarbeitenden Materials und dem Plasmaofen handelt es sich um diejenigen Komponenten, die direkt mit dem kontaminierten Material in Kontakt kommen, sodass besondere Abschirmungsmaßnahmen erforderlich sind. Wenn diese beiden Komponenten in einem gemeinsamen Modul angeordnet sind, können sich die besonderen Abschir- mungsmaßnahmen auf dieses eine Modul beschränken und bei den anderen Modulen kann ggf. mit weniger aufwändigen Abschirmungsmaßnahmen das Auslangen gefunden werden. Das Material wird dem Speicher entnommen und über ein Schleusensystem, wie z.B. Zellradschleusen oder Förderschnecken, in den Plasmaofen eingetragen. Das Schleusensystem dichtet den Ofen an der Stelle der Aufgabe gasseitig ab. Das System kann mit Inertgas beaufschlagt werden, damit ein geringfügiger Gasstrom durch die Beschickungsschleuse in den Ofen fließt, der in Unterdruck betrieben wird .
Um den Transport vom Speicher über das Schleusensystem in den Plasmaofen zu erleichtern, wird bevorzugt ein Material mit einer Korngröße von max. 30mm eingesetzt. Die Korngröße des Materials ist zudem für die Gestaltung des Fördersystems und für die zum Aufschmelzen der Teilchen im Plasmaofen erforderliche Verweilzeit von Bedeutung. Das Einsatzmaterial hat bevorzugt weiters eine Feuchte von max. 20%. Der Gehalt an nicht brennbarem (anorganischem) Material (wie z.B. Beton, Ziegel, Bruchglas, Sand, Glaswatte, metallische Einschlüsse und dgl . ) beträgt vorzugsweise max. 40 Gew.-%. Die erfindungsgemäße Anlage kommt bevorzugt für die Behandlung von Material mit einer spezifische Radioaktivität von max. 3,7*107 Bq/kg zum Einsatz.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul zwischen weiteren Modulen angeordnet, wobei vorzugsweise jeweils ein weiteres Modul, insbesondere zwei weitere Module, an den Längsseiten und ein weiters Modul oberhalb des den Plasmaofen und den Speicher enthaltenden Moduls angeordnet sind. Das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul ist somit seitlich und ggf. oben von weiteren Modulen umgeben, sodass die weiteren Module als Strahlenschirm für den Plasmaofen und den Speicher fungieren. Mit Vorteil ist das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul zwischen einem die Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern enthaltenden Modul und einem die Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter enthaltenden Modul angeordnet. Eine solche Anordnung minimiert die Transportwege für die leeren und die befüllten Lagerbehälter. Die leeren Lagerbehälter werden hierbei in einem Modul seitlich neben dem den Plasmaofen enthaltenden Modul zugeführt, mit Hilfe eines Manipulators oder eines Förderers unter die Abstichöffnung des Plasmaofens verbracht und die befüllten Lagerbehälter von dort mit Hilfe eines Manipulators oder eines Förderers in ein auf der anderen Seite des den Plasmaofen enthaltenden Moduls angeordnetes Modul mit der Fördervorrichtung für den Abtransport gebracht. Zur Ermöglichung des Zuführens der Lagerbehälter vom benachbarten Modul zur Abstichöffnung des Plasmaofens und des Abführens der Lagerbehälter von der Abstichöffnung in das andere benachbarte Modul weisen die drei Module miteinander fluchtende Türen, insbesondere Schiebetüren auf, die für den jeweiligen Übergabevorgang geöffnet und danach ggf. wieder verschlossen werden.
Üblicherweise werden bei Plasmareaktoren die Reaktionsräume überdimensioniert, da die dabei erzeugten Gase eine gewisse Zeit lang bei hohen Temperaturen (ca. 1.200°C) gehalten werden müssen, um toxische Verbindungen aufzubrechen bzw. Brennprozesse (Oxydationen) vollständig durchzuführen. Weiters wird über den Plasmainjektor zusätzlich zum durch die Zersetzung des Ein¬ satzmaterials entstandenen Gasvolumen Plasmagas zugeführt. Um eine Überdimensionierung des Plasmaofens auf Grund der beschränkten Platzverhältnisse der raumbildenden Module zu ver¬ meiden, sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung vor, dass weiters eine Nachbrennkammer vorgesehen ist, die in einem eigenen, oberhalb des den Plasmaofen enthaltenden Moduls ange- ordneten Modul untergebracht ist und mit Rauchgas aus dem Plasmaofen beschickbar ist. In der Nachbrennkammer werden toxische Komponenten des aus dem Plasmaofen abgezogenen Abgases zersetzt, wobei die Befeuerung der Nachbrennkammer mittels Propangas oder einem anderen brennbaren Gas erfolgen kann und bevorzugt eine Temperatur im Inneren der Nachbrennkammer von mindestens 1200°C aufrechterhalten wird. Die Verweilzeit des Abgases in der Nachbrennkammer beträgt bevorzugt mindestens 2 sec.
Um das aus dem Plasmaofen bzw. der Nachbrennkammer austretende Rauchgas in die Umgebung abgeben zu können, muss aus Umwelt- schut zgründen eine Rauchgaskühlung und -reinigung vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße Anlage ist zu diesem Zweck bevorzugt mit wenigstens einer Rauchgaskühl- , -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung ausgestattet, die in wenigstens einem Modul angeordnet ist, das vorzugsweise stehend an der Stirnseite des den Plasmaofen enthaltenden Moduls und ggf. des die Nachbrennkammer enthaltenden Moduls angeordnet ist. Auf Grund der unmittelbar an das Modul mit dem Plasmaofen bzw. der Nachbrennkammer angrenzenden Aufstellung der Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung kann das Rauchgas über einen direkten Anschluss zwischen einem Rauchgasabgaberohr des Plasmaofenbzw. Nachbrennkammer-Moduls und einem Rauchgasaufnahmerohr des wenigstens einen Rauchgasbehandlungsmoduls erfolgen. Die wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervor- richtung umfasst bevorzugt eine Kühlvorrichtung, eine Rauchgaswäsche, eine Entschwefelungs- und Entstaubungseinrichtung, einen Saugzugventilator sowie einen Kamin, wobei die genannten Einrichtungen bevorzugt auf mehrere Module aufgeteilt sind, die mit Hilfe von Anschlüssen zum Verbinden von Rauchgasrohren benachbarter Module derart miteinander verbindbar sind, dass das Rauchgas die Einrichtungen nacheinander durchfließen kann. Auf Grund der langgestreckten Ausbildung der genannten Einrichtungen ist es vorteilhaft, die entsprechenden Module stehend anzuordnen, d.h. mit einer zum Boden senkrechten Längserstreckung .
Die Rauchgaskühlvorrichtung umfasst bevorzugt einen Strahlungskühler und/oder einen Konvektionskühler . Die Abkühlung der Rauchgase erfolgt vorzugsweise in einem ersten Schritt über einen Strahlungskühler auf ein Temperaturniveau von ca. 600 °C bis 800°C und in einem zweiten Schritt über einen Konvektionskühler auf ein Temperaturniveau von ca. 250°C bis 300°C. Die Wärme des Rauchgases wird von Wasser aufgenommen, das im Kreislauf geführt und über einen ebenfalls in einem Modul aufgenommenen Nass-Kühlturm gegengekühlt wird.
Die Rauchgaswäsche umfasst bevorzugt eine Quenche und eine erste Waschstufe. Das Abgas wird in einer Quenche durch Einspritzen von Wasser weiter abgekühlt und in einem Rohr, welches frei von Einbauten ist, durch Bedüsen mit Wasser von den im sauren Bereich löslichen festen und gasförmigen Bestandteilen gereinigt. Das Waschwasser wird dabei in großer Menge umgewälzt, sodass es zu einem intensiven Stoffaustausch zwischen Abgas und Waschmedium kommt. Der pH-Wert in dieser Stufe liegt bevorzugt unter 1. Eine geringe Menge des Waschwassers kann ausgeschleust und dem zu verarbeitenden Einsatzmaterial oder dem Plasmaofen zugegeben werden.
In weiterer Folge wird das Abgas bevorzugt in einem separaten Wäscher, welcher ebenfalls frei von Einbauten ist, mit leicht alkalischem Wasser gewaschen. Im Wasserkreislauf wird bevorzugt ein pH-Wert von ca. 4 durch die Dosierung von Natronlauge eingestellt. In dieser Stufe wird vor allem Schwefeldioxid abgeschieden. In der nächsten Stufe kann das Rauchgas leicht er- wärmt und über ein Spezial-Filter zur Abscheidung der verbleibenden staubförmigen Verunreinigungen geleitet werden.
Nach dem Feinst-Staubfilter gelangt das Abgas vorzugsweise über den Saugzugventilator in einen Kamin, von dem es in die Umgebung abgeleitet wird. Am Kamin können Messgeräte zur Überwachung der gasförmigen sowie der luftgetragenen Emissionen installiert sein.
Optional kann eine Rauchgas-Entstickung vorgenommen werden, wenn ein Grenzwert für NOx eingehalten werden soll. Vorzugsweise kommt hierzu ein Verfahren zur selektiven nicht katalyti- schen Reduktion (SNCR) zum Einsatz. Ein solches Verfahren beruht auf der Eindüsung einer Ammoniak-Lösung oder Harnstoff- Lösung bei einem Temperaturbereich von 900°C bis 1000°C. Eine Zudosierung ist bevorzugt am Übergang zwischen dem Strahlungskühler und dem Konvektionskühler möglich. Das erforderliche Temperaturfenster könnte über den Wasserdurchsatz des Strahlungskühlers eingestellt werden.
Zum Zwecke der Abschirmung der Module ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wände der Module, insbesondere Container, aus einem Material oder Materialverbund mit Strahlungsabschirmenden Eigenschaften bestehen. Insbesondere weisen die Wände der Module, insbesondere Container, einen Schichtaufbau mit einer inneren Kunststoff-, insbesondere Polypropylen-, einer dazwischen liegenden Aluminium- und einer äußeren Stahlschicht auf. Im Falle der Verarbeitung von schwach-kontaminiertem Material können die Wände mit folgenden Schichtdicken ausgestattet werden: 10mm Polypropylenschicht, 5mm Aluminiumschicht, 50 mm Stahlschicht. Dabei „bremst" die KunststoffSchicht die Beta-Strahlung und vernichtet gleichzeitig die Alpha-Strahlung. Eine weitere Bremsung bis zum Stillstand verrichtet die Aluminiumlage und die dahinterliegende Stahlplatte vernichtet ggf. verbleibende Beta- Strahlung und bremst gleichzeitig die Brems- bzw. Gammastrahlung. Durch die Anordnung der Container nebeneinander und übereinander bremst jede weitere Containerwand die Strahlung weiter ab. Der Boden der Module muss nicht zwingend aus einem Material mit Strahlungsabschirmenden Eigenschaften bestehen, da dieser nach unten durch Beton und/oder Erdreich geschützt ist. Sofern im Bodenbereich eine Abschirmung dennoch benötigt wird, reicht ggf. ein Aufbau mit geringerer abschirmender Wirkung als in den Wänden. Insbesondere kann ein Boden mit einer Stahlschicht und einer Kunststoffschicht vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Anlage weiters einen steuerungstechnischen Leitstand, von welchem aus die Steuerung des Verbrennungsprozesses und der gesamten Anlage vollautomatisch erfolgen kann. Der Leitstand ist bevorzugt in einem eigenen Modul untergebracht und ist mit einer Sanitärschleuse für das Personal ausgestattet.
Das Innere der Module muss spätestens vor jedem Ortswechsel dekontaminiert werden. Um die Dekontamination zu erleichtern, sind die Innenoberflächen der Module bevorzugt abwaschbar ausgeführt. Die Module können hierfür beispielswiese mit einem mit Dekontaminationsflüssigkeit speisbaren Sprinklersystem ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Module mit Anschlüssen für Dekontaminationsflüssigkeit versehen sein, an welche tragbare Hochdruckreiniger anschließbar sind. Um die Abwaschbarkeit zu erleichtert, weisen die Innenwände der Module sowie ggf. die in den Modulen angeordneten Anlagenkomponenten glatte Oberflächen auf. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Module keine Einbauten aufweisen, die hinsichtlich eines Ab¬ fließens der Dekontaminationsflüssigkeit störend wirken können. Allgemein ist bevorzugt, dass die Module wasserdicht ausgeführt sind, sodass keine Flüssigkeit nach außen dringen kann.
Um die Module mit Dekontaminationsflüssigkeit versorgen zu können, sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Module im aneinander gestellten Betriebszustand ein Leitungssystem zur Versorgung der Module mit einer Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, das von einem Tank für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit gespeist ist.
Für den Abtransport der Dekontaminationsflüssigkeit weisen die Module am Boden bevorzugt einen Abfluss für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit auf, wobei die Abflüsse in ein mit einem Tank für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit verbundenes Leitungssystem münden. Der Boden der Module hat bevorzugt ein Gefälle, an dessen tiefstem Punkt der Abfluss für die Dekonta- minierungsflüssigkeit angeordnet ist. Die Flüssigkeit wird abgesaugt und in den Tank gepumpt.
Bevorzugt umfasst das Leitungssystem für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und/oder das Leitungssystem für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit in den Modulen oder deren Wandungen verlaufende Leitungsabschnitte mit lösbaren Anschlüssen zum Verbinden von Leitungsabschnitten benachbarter Module. Die lösbaren Anschlüsse sind beispielsweise als Steck- oder Rastkupplungen ausgeführt und sind bevorzugt mit Rückschlagventilen ausgestattet, sodass die Flüssigkeit nach dem Lösen der Verbindung der Leitungsabschnitte in der Leitung verbleibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 ein Prozessfließbild eines mit der erfindungsgemäßen Anlage durchführbaren Prozesses, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anlage in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage, Fig. 4 eine Seitenansicht der Anlage, Fig. 5 eine Detailansicht zweier benachbarter Container in einer ersten Ausführungsform und Fig. 6 eine Detailansicht zweier benachbarter Container in einer zweiten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist der Plasmaofen mit 1 bezeichnet, der mit Hilfe von zwei schematisch angedeuteten Plasmabrennern 2 befeuert wird. Der Speicher für das zu verarbeitende kontaminierte Mate- rial ist mit 3 bezeichnet und wird mittels eines Schneckenförderers 4 und einer Zellradschleuse 5 in den Plasmaofen 1 eingebracht. Verbrennungsluft kann dem Plasmaofen 1 über den An- schluss 6 zugegeben werden. Die im Plasmaofen 1 gebildete Schmelze wird über die Austragseinrichtung 7 in eine Kokille 8 ausgetragen. Die Kokille 8 wird in der Folge in einen Lagerbehälter 9 eingeführt, der mit einem geeigneten Deckel verschlossen und zum Abtransport bereitgestellt wird.
Das Rauchgas 10 aus dem Plasmaofen 1 wird ggf. gemeinsam mit Verbrennungsluft 11 in die Nachbrennkammer 12 eingebracht und dort einer Nachverbrennung unterworfen. Das nachverbrannte Rauchgas wird anschließend nacheinander durch einen Strahlungskühler 13 und einen Konvektionskühler 14 geleitet. Dem Strahlungskühler 13 kann über einen schematisch angedeuteten An- schluss 15 eine Harnstoff-Lösung zugegeben werden, um NOx zu reduzieren. Die Vorlaufleitungen des Kühlsystems sind mit 16 und die Rücklaufleitungen des Kühlsystems sind mit 17 bezeichnet und sind an den Strahlungskühler 13 und den Konvektionskühler 14 angeschlossen. Das gekühlte Rauchgas wird durch eine Quenchvorrichtung 18 und eine erste Waschstufe 19 geleitet. Der Quenchvorrichtung 18 wird Wasser 20 zugegeben. Das Waschwasser der ersten Waschstufe 19 wird über Düsen 21 eingedüst und am Boden der ersten Waschstufe 19 abgezogen und im Kreislauf ge- führt. Ein Teil des verbrauchten Waschwassers wird als Wasser- Abschlämmung bei 22 ausgeschleust.
Das Rauchgas wird anschließend über einen Tropfenabscheider 23 in die zweite Waschstufe 24 geleitet, in die über Düsen 25 Waschwasser eingedüst wird, wobei das Waschwasser am Boden der zweiten Waschstufe 24 abgezogen und im Kreislauf geführt wird. Ein Teil des verbrauchten Waschwassers wird als Wasser- Abschlämmung bei 25 ausgeschleust und frisches Waschwasser wird bei 26 zugeführt. Das aus der zweiten Waschstufe 24 ausgetragene Rauchgas wird danach über einen Wärmetauscher 27 in ein Staubfilter 28 geleitet, wobei ggf. Additive bei 29 zugegeben werden können. Der Filterstaub wird bei 30 aus dem Staubfilter ausgetragen und kann dem Plasmaofen 1 aufgegeben werden. Das teilentstaubte Rauchgas wird schließlich in ein Feinstaubfilter (HEPA) 31 geleitet und das entstaubte Rauchgas wird über ein Saugzuggebläse 32 und einen Kamin 33 in die Umgebung abgegeben.
Die Komponenten der Anlage sind, wie in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, in einer Mehrzahl von Containern untergebracht. Ein erster Container 34 enthält den Speicher 3 und den Plasmaofen 1. Oberhalb des ersten Containers 34 ist ein zweiter Container 35 angeordnet, in dem die Nachbrennkammer 12 sowie ein an den Speicher 3 angeschlossenes Absaugrohr 36 untergebracht sind, wobei über das Absaugrohr 36 Luft aus dem Speicher 3 absaugt wird, die gemeinsam mit dem aus der Nachbrennkammer 12 austretenden Rauchgas in der Folge dem Strahlungskühler 13 zugeführt wird. Im zweiten Container 35 befindet sich weiters ein Porpangaslager 37, das Propangas zur Befeuerung der Nachbrenn- kammer 12 liefert.
Ein dritter Container 38 ist seitlich neben dem ersten Container 34 angeordnet, in dem eine Fördervorrichtung 39, wie z.B. eine Rollbahn, zum automatischen Zuführen von leeren Kokillen 40 in den Bereich der Austragseinrichtung 7 angeordnet ist. Im dritten Container 38 ist weiters eine oberhalb der leeren Kokillen 40 verlaufende Fördereinrichtung 44, wie z.B. eine Roll- bahn, zum Transport von Deckeln 45 für die Lagerbehälter 42 vorgesehen. Der erste Container 34 und der dritte Container 38 sind auf der Höhe der Äustragseinrichtung 7 über in den Containern ausgebildete Türen, z.B. Schiebetüren, verbunden, damit die leeren Kokillen 40 mit Hilfe der Fördervorrichtung 39 unter die Austragseinrichtung verbracht werden können und damit nach der Befüllung der Kokillen 40 die Deckel 45 auf die befüllten in den ersten Container 34 übergeben werden können. Die befüllten Kokillen 40 verlassen den ersten Container 34 auf der anderen Seite wiederum über miteinander fluchtende Türen des ersten Containers 34 und des vierten Containers 41, wo ein Manipulator die jeweilige Kokille 40 in einen oben offenen Lagerbehälter 42 hebt, der im vierten Container 41 vorrätig gehalten wird, und einen Deckel 45 ergreift, mit welchem der Lagerbehälter 42 verschlossen wird. Die Lagerbehälter 42 werden dem vierten Contai- ner 41 hierbei über ein an der Stirnseite desselben angeordnete Schleusenvorrichtung 43 zugeführt. Die verschlossenen Lagerbehälter 42 werden mittels einer Fördereinrichtung 46, wie z.B. eine Rollbahn, im vierten Container 41 entlang einer Kühlstrecke zur Stirnseite 47 transportiert, wo sie entnommen werden können.
Seitlich neben dem vierten Container 41 ist ein fünfter Container 48 angeordnet, in dem ein Propangaslager 49 als Brennstoff für die Nachbrennkammer 12 und ein Stickstofflager 50 für den Brandschutz angeordnet sind. Weiters sind im fünften Container 48 eine Druckluftaufbereitungsstation 51 und ein Ersatzteillager 52 untergebracht. Die Druckluftaufbereitungsstation 51 stellt Luft für den Betrieb der Plasmabrenner 2 zur Verfügung. Seitlich neben dem dritten Container 38 ist ein sechster Container 53 angeordnet, in dem ein Tank 54 für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und ein Tank 55 für verbrauchte De- kontaminationsflüssigkeit untergebracht sind.
An der Stirnseite des dritten Containers 38 und des vierten Containers 41 ist jeweils ein siebenter und ein achter Container 56 und 57 hochkant aufgestellt, die mit Modulen für die Stromversorgung, mit Wasseranschlüssen und mit einer Zentralabsaugung für die anderen Container ausgestattet sind. Der siebente und der achte Container 56 und 57 sind jeweils als kurze Container ausgebildet. Die Zentralabsaugung dient der Erzeugung eines Unterdrucks, um ein Austreten von Festkörpern und/oder Gasen aus den Containern zu verhindern.
An der Stirnseite des ersten Containers 34 ist ein neunter Container 58 hochkant aufgestellt, in dem der Strahlungskühler 13 und der Konvektionskühler 14 untergebracht sind. Daneben ist ein zehnter Container 59 hochkant angeordnet, in dem die Quenchvorrichtung 18, die ersten Kühlstufe 19 und die zweite Kühlstufe 24 untergebracht sind. Weiters ist ein elfter Container 60 vorgesehen, in dem das Staubfilter 28, das Feinstaubfilter 31, das Saugzuggebläse 32 und der Kamin 33 untergebracht sind.
Schließlich ist ein zwölfter Container 61 vorgesehen, der abseits der anderen Container aufgestellt werden kann und einen Leitstand mit Kontroll- und Steuerungseinheiten enthält.
In der Draufsicht gemäß Fig. 3 und in der Seitenansicht gemäß Fig. 4 sind die oben beschriebenen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 5 sind zwei nebeneinander angeordnete Container, wie z.B. der erste Container 34 und der dritte Container 38, dargestellt, wobei diese Container Wand an Wand, d.h. im Wesentli- chen ohne Zwischenraum, angeordnet sind. Zur gegenseitigen Fixierung der Container sind Verriegelungseinrichtungen 62 vorgesehen. Bei der alternativen Ausbildung gemäß Fig. 6 ist zwischen den beiden Containern ein Zwischenraum vorgesehen, der von einer Platte 63 überbrückt ist, die Strahlungsabschirmende Eigenschaften aufweist.

Claims

Patentansprüche :
1. Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen angeordnet sind, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinan- dergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenkomponenten einen wenigstens einen Plasmabrenner aufweisenden Plasmaofen und einen Speicher zum Lagern des zu verarbeitenden Materials umfassen, und dass die Anlagenkomponenten bevorzugt weiters eine Aufgabeeinrichtung zum Aufgeben des Materials in den Plasmaofen (1), eine Austragseinrichtung zum Austragen der im Plasmaofen (1) entstehenden Schmelze aus dem Plasmaofen (1), eine Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern in den Bereich der Austragseinrichtung, eine Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter, einen Rauchgasabzug zum Abziehen von Rauchgas aus dem Plasmaofen (1) und/oder wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervor- richtung umfassen.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die raumbildenden Module von Containern, insbesondere 20', 30' oder 40' ISO-Container, gebildet sind.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmaofen (1) und der Speicher (3) gemeinsam in einem Modul angeordnet sind.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Plasmaofen (1) und den Speicher (3) enthaltende Modul zwischen weiteren Modulen angeordnet ist, wobei vorzugsweise jeweils ein weiteres Modul, insbesondere zwei weitere Module, an den Längsseiten und ein weiters Modul oberhalb des den Plasma- ofen (1) und den Speicher (3) enthaltenden Moduls angeordnet sind.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den Plasmaofen (1) und den Speicher (3) enthaltende Modul zwischen einem die Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern enthaltenden Modul und einem die Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter enthaltenden Modul angeordnet ist .
7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Nachbrennkammer (12) vorgesehen ist, die in einem eigenen, oberhalb des den Plasmaofen (1) enthaltenden Moduls angeordneten Modul untergebracht ist und mit Rauchgas (10) aus dem Plasmaofen (1) beschickbar ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung in wenigstens einem Modul angeord- net ist, das vorzugsweise in stehend an der Stirnseite des den Plasmaofen (1) enthaltenden Moduls und ggf. des die Nachbrennkammer enthaltenden Moduls angeordnet ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Module, insbesondere Container, aus einem Material oder Materialverbund mit strahlungsabschir- menden Eigenschaften bestehen.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Module, insbesondere Container, einen Schichtaufbau mit einer inneren Kunststoff-, insbesondere Polypropylen-, einer dazwischen liegenden Aluminium- und einer äußeren Stahlschicht aufweisen.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Module im aneinander gestellten Betriebszustand ein Leitungssystem zur Versorgung der Module mit einer Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, das von einem Tank für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit gespeist ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Module am Boden einen Abfluss für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, wobei die Abflüsse in ein mit einem Tank für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit verbundenes Leitungssystem münden.
13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und/oder das Leitungssystem für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit in den Modulen oder deren Wandungen verlaufende Leitungsabschnitte mit lösbaren Anschlüssen zum Verbinden von Leitungsabschnitten benachbarter Module umfasst.
PCT/AT2016/000087 2015-10-15 2016-10-11 Anlage zur verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem material mit einer mehrzahl von anlagenkomponenten WO2017063007A1 (de)

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ATA673/2015A AT517861B1 (de) 2015-10-15 2015-10-15 Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten
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