DE3043294A1 - Vorrichtung zur herstellung von verfestigtem radioaktiven abfall - Google Patents
Vorrichtung zur herstellung von verfestigtem radioaktiven abfallInfo
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Description
Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABÜSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho,
Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan
Vorrichtung zur Herstellung von verfestigtem radioaktiven
Abfall
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von verfestigten
Körpern aus radioaktivem Abfall, der in einem Kernkraftwerk anfällt.
In einem Kernkraftwerk wird radioaktiver Abfall allgemein dadurch beseitigt, daß er durch Mischen des radioaktiven Abfalls mit
Asphalt, Zement oder dergleichen in stabile verfestigte Körper geformt wird. Bisher hat man den flüssigen radioaktiven Abfall
zunächst getrocknet, um ein radioaktives Pulver herzustellen, und man hat dann dieses Pulver mit einem warmhärtbaren Harz gemischt
und so den radioaktiven Abfall verfestigt.
Wenn in diesem Verfahren ein Polymerisationsinitiator, der bei Raumtemperatur wirksam ist, als Zusatz zur Einleitung einer Aushärtreaktion
im Mischer verwendet wird, wird die Mischung aus radioaktivem Abfallpulver, warmhärtbarem Harz und Zuschlag so
eingestellt, daß ein schlammiges Material erhalten wird, das in einem Behälter, wie einer Trommel, gelagert wird, in welcher die
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Mischung unter Raumtemperatur ohne Erhitzung verfestigt wird,
wodurch verfestigte radioaktive Abfallmaterialien erhalten werden. Da aber während des Mischvorgangs im Mischer die Aushärtung
der Mischung aufgrund der Verwendung des Polymerisations·* initiators bereits eingeleitet ist, ergibt sich ein Problem bezüglich
der Mischzeit im Mischer. Außerdem kann die an der Innenwand des Mischers nach der übertragung des Hauptteiles der
Mischung in die Trommel haftende Mischung eine Störung des Mischers hervorrufen oder auch deren Auslaß verstopfen, so daß
die Entfernung und Reinigung der anhaftenden Mischung unter Verwendung eines Reinigungsmittels erforderlich wird. Um die so
erhaltene radioaktive Mischung zu beseitigen, muß man sich zusätzlich noch mit den anfallenden Reinigungsmittel befassen.
Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der oben genannten Nachteile
der bekannten Vorrichtung und die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zur Herstellung von verfestigtem radioaktiven
Abfall.
Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von verfestigtem
radioaktiven Abfall mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung von pulverförmigem radioaktiven Abfall aus flüssigem
radioaktiven Abfall und mit einer mit der ersten Einrichtung verbundenen zweiten Einrichtung zum Mischen des Pulvers aus radioaktivem
Abfall mit einem warmhärtbaren Harz und mit Zuschlagen vorgesehen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Einrichtung einen Speicherbehälter für flüssigen radioaktiven Abfall, einen mit dem Speicherbehälter für flüssigen, radioaktiven
Abfall verbundenen Trockner zum Trocknen des flüssigen radioaktiven Abfalls zu Pulver, und eine Vorrichtung zum Zufüh-
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ren einer vorbestimmten Menge von radioaktivem Abfallpulver zur zweiten Einrichtung enthält und daß die zweite Einrichtung
einen mit der ersten Einrichtung verbundenen Mischer zum Mischen des radioaktiven Abfallpulvers mit einem warmhärtbaren
Harz und Zuschlagen, einen mit dem Mischer verbundenen Speicherbehälter
für warmhärtbares Harz, mit dem Mischer verbundene Speicherbehälter für Zuschläge bzw. für einen Polymerisationsinitiator bzw. einen Polymerisationsaktivator, eine Vorrichtung
zum Kühlen des Mischers und einen Container zur Aufnahme der schlammartigen Mischung aus dem Mischer enthält.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, enthält die erfindungsgemässe
Vorrichtung eine Einrichtung 1 zur Herstellung von radioaktivem Pulver, in welcher flüssiges radioaktives Abfallmaterial
zu radioaktivem Abfallpulver verarbeitet wird, und eine mit der Einrichtung 1 verbundene Mischeinrichtung 2, in welcher das
radioaktive Abfallpulver mit einem warmhärtbaren Harz und Zuschläge)!
gemischt wird.
Die Einrichtung 1 enthält ein Speichergefäß 3 für flüssigen radioaktiven
Abfall und einen über eine Pumpe 4, einen Strömungsmesser 5 und ein Ventil 6 mit dem Behälter 3 verbundenen Trockner
7, welcher den flüssigen radioaktiven Abfall zu radioaktivem Pulver trocknet. Die Einrichtung 1 enthält ferner einen Pulver-
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förderer 9, einen Pulverspeicherbehälter 8, der mit dem Förderer
9 verbunden ist/ und eine Zumeßvorrichtung 11 für die Zuführung
einer vorbestimmten Pulvermenge vom Behälter 8 in den Mischer
10 der Mischeinrichtung 2. Der Trockner 7 wird durch ein Wärmeübertragungsmedium
12, z.B. Dampf, erhitzt, um das flüssige radioaktive Abfallmaterial zu trocknen, und es wird der in dem
aus dem Trockner 7 ausgelassenen Gas enthaltene Dampf durch einen Kondensator 13 kondensiert, der durch eine Kühlflüssigkeit
15 gekühlt wird. In dem ausgelassenen Gas enthaltenes nicht kondensierbares Gas wird durch einen Extraktor 14 abgezogen. Mit
der Außenseite des Pulverlagergefäßes 8 ist eine Vorrichtung 16 verbunden, welche dieses Pulverlagergefäß 8 in Schwingungen versetzt,
so daß sich das Pulver nicht am Auslaß des Gefäßes 8 festsetzt. Die in dem Gefäß 8 enthaltene Pulvermenge wird durch einen
Höhenanzeiger 8a festgestellt.
Der Mischer 10 der Mischeinrichtung 2 ist mit einem Kühlmantel 18 versehen, durch den eine Kühlflüssigkeit 17, wie z.B. eine
kältebeständige Lösung, hindurchströmt. In den Mischer 10 wird aus einem Speichergefäß 18 mit Hilfe einer Pumpe 20 und durch
einen Strömungsanzeiger 21 und ein Ventil 22 ein warmhärtbares Harz eingebracht. Zusätzliche Zuschläge, wie ein Polymerisationsinitiator, ein Polymerisationsaktivator und ein Polymerisationsverzögerer
werden in geeigneter Weise in vorbestimmten Mengen in den Mischer 10 eingebracht, und zwar aus einem Speichergefäß 23
für einen Initiator, aus einem Speichergefäß 24 für einen Aktivator und einem Speichergefäß 25 für einen Verzögerer. Die Zuführung
erfolgt jeweils über Strömungsanzeiger 29, 30 und 31 sowie über Ventile 32, 33 und 34, und zwar mit Hilfe von entsprechenden
Pumpen 26, 27 und 28.
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Den jeweiligen Lagerbehältern und dem Mischer sind Pegelanzeiger 3a, 10a, 19a, 23a, 24a und 25a sowie Temperaturanzeiger
19b, 23b, 24b und 25b zugeordnet.
Der der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführte flüssige radioaktive
Abfall wird zunächst in einenvBehälter 3 gespeichert und
dann in den Trockner 7 eingeführt, in welchem der flüssige Abfall getrocknet und zu pulverförmigem radioaktiven Abfall verarbeitet
wird. Obwohl der durch den Förderer 9 in den Behälter 8 eingebrachte pulverförmige Abfall anschließend in den Mischer
10 eingeführt wird, wenn eine vorbestimmte Pulvermenge vorher in dem Behälter 8 gespeichert worden ist, kann das Abfallpulver
auch unabhängig von der Arbeitsweise des Trockners 7 zugeführt werden. Eine vorbestimmte Menge an radioaktivem Abfallpulver
kann aus dem Tank 8 über eine zwischengeschaltete Zumeßvorrichtung 11 in den Mischer 10 eingebracht werden. Das radioaktive
Abfallpulver wird mit dem warmhärtbaren Harz, dem Polymerisationsinitiator und dem Polymerisationsaktivator im Mischer 10 gemischt,
so daß sich eine schlammförmige Mischung ergibt, die
dann in eine Trommel 35 abgegeben wird. Der Polymerisationsverzögerer
kann in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen der Vorrichtung zugesetzt werden. Somit wird das schlammförmige radioaktive
Abfallmaterial nicht zerstreut, und es kann eine Umweltverschmutzung aufgrund des radioaktiven Abfallpulvers dadurch
verhindert werden, daß nur die Pulverherstellungseinrichtung in ein abgedichtetes Bauwerk eingebracht wird.
Außerdem ist gemäß der Erfindung der Mischer 10 mit einem Kühlmantel
18 versehen, durch den ein Kühlmedium 17 strömt, um so
die Aushärtung einer an der Innenwand des Mischers an-
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■ ν ν- ■::■.":
haftenden Mischung zu verzögern. Wie z.B. in der folgenden Tabelle
1 gezeigt, wird mit Ausnahme des Falles H die Mischung bei einer Temperatur im Mischer von -20° C während mehr als einem
Tag ausgehärtet, so daß. in einem Falle, in dem die Vorrichtung jeden Tag in Betrieb gesetzt wird, die an der Wand anhaftende
Mischung wieder mit neu zugeführtem Abfallpulver, warmhärtbarem Harz und Zuschlagen gemischt und ausgetragen wird,
bevor es ausgehärtet ist.
| Konzentration (%) an Polyme risations ini tiator |
Konzentration (ppm) an PoIy- merisations- verzögerer |
Aushärtzeit (bei Raumtemperatur |
Aushärtzeit (bei -2O0C) |
|
| A | 0,5 | 500 | eine Woche | mehr als eine Woche |
| B | 0,5 | 300 | zwei Tage | ■ ir |
| C | 0,5 | 100 | ein Tag | Il |
| D | 0,5 | 0 | mehrere Stunden | ein Tag |
| E | 1,0 | 500 | ZW2X Tage | mehr als eine Woche |
| F | 1,0 | 300 | ein Tag | Il |
| G | 1,0 | 100 | ein Tag | Il |
| H | 1,0 | 0 | mehrere Stunden | ein halber Tag |
Ferner kann in solchen Fällen,in denen eine geeignete Menge an
Polymerisationsverzögerer dem Mischer zugesetzt wird, die für die Aushärtung der Mischung erforderliche Zeit auf etwa eine
Woche oder mehr verlängert werden, so daß es nicht erforderlich ist, die Innenwand des Mischers zu reinigen, um anhaftende Mischung
zu entfernen, wenn der Betrieb der Vorrichtung am Wo-
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chenende unterbrochen wird, es sei denn, daß diese Unterbrechung sehr lange Zeit dauert.
In einem Fall D oder H, in welchem kein Polymerisationsverzögerer
dem Mischer zugesetzt ist, härtet die Mischung während mehrerer Stunden bei Raumtemperatur und nach einem halben bis
einem Tag bei einer Temperatur von 20° C aus.
Tatsächliche Ausführungsbeispiele unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt. Dabei sind radioaktive Abfälle, wie eine Na-S.-Lösung
und ein Ionenaustauschharz enthaltender Schlamm, getrocknet und verfestigt worden.
| radioaktiver Abfall |
Zustand nach der Trocknung |
Mischverhältnis in bezug auf. warmhärtbares Harz |
spezifisches Gewicht des verfestigten Abfalls |
Druckfestig keit des ver festigten Abfalls |
| 1W Lösung |
Pulver mit einem Wasser gehalt von weniger als 1% |
63/37 | 1,75 | mehr als 600 kg/cm2 |
| Ionenaus tauschharz enthalten der Schlamm |
Pulver mit einem Wasser gehalt von weniger als 1% |
50/50 | 1,25 | mehr als 600 kg/cm2 |
Unter dem Ausdruck "Druckfestigkeit des verfestigten Abfalls" in Tabelle 2 ist zu verstehen, daß stabile verfestigte Abfallmaterialien
bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden können.
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Gemäß der Erfindung kann das Pulver-Speichergefäß 8 ausgeschaltet
werden, indem die Einrichtungen 1 und 2 unmittelbar miteinander verbunden werden. Weitere Abwandlungen sind innerhalb
des Schutzumfanges der Erfindung möglich.
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Claims (3)
- DIPL.-ING. KLAUS BEHN DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBERPATENTANWÄLTE *5 Π / *3 ") Q /WIDENMAYERSTRASSE 6 D-SOOO MÜNCHEN 22 TEL. (089) 222530-290192BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT ZUGELASSENE VERTRETER17. November 1980A 17280 B/ibPATENTANSPRÜCHEVorrichtung zur Herstellung von verfestigtem radioaktiven Abfall mit einer ersten Einrichtung zur Erzeugung von pulverförmigem radioaktiven Abfall aus flüssigem radioaktiven Abfall und mit einer mit der ersten- Einrichtung verbundenen zweiten Einrichtung zum Mischen des Pulvers aus radioaktivem Abfall mit einem warmhärtbaren Harz und mit Zuschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (1) einen Speicherbehälter (3) für flüssigen radioaktiven Abfall, einen mit dem Speicherbehälter (3) für flüssigen radioaktiven Abfall verbundenen Trockner (7) zum Trocknen des flüssigen radioaktiven Abfalls zu Pulver und eine Vorrichtung (11) zum Zuführen einer vorbestimmten Menge an radioaktiveraAbfallpulver zur zweiten Einrichtung (2) enthält und daß die zweite Einrichtung einen mit der ersten Einrichtung (1) verbundenen Mischer (10) zum Mischen des radioaktiven Abfallpulvers mit einem warmhärtbaren Harz und Zuschlägen, einem mit dem Mischer verbundenen Speicherbehälter (19) für warmhärtbares Harz, mit dem Mischer (10) verbundene Speicherbehälter (23,24) für Zuschläge bzw. einen Polymerisationsin/itiator bzw. einen Polymerisationsaktivator, eine Vorrichtung (17,18) zum Kühlen des Mischers (10) und einen Container (35) zur Aufnahme130020/0562Bankhaus Merck. Finck & Co., München Bankhaus H. Aufhäuser. München Postacheck Munchiin(BLZ 7OO304O0) Konto Nr. 2S4649 (BLZ 700306O0) Konto-Nr 261300 (BLZ 70010080) Kfinlo Ni SOS(M IJ(IlITELEGR./CABLE: PATENTSENIORder schlammartigen Mischung aus dem Mischer (10) enthält.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (1) zur Speicherung einer vorbestimmten Menge von radioaktivem Abfallpulver einen Speicherbehälter (8) zwischen dem Trockner (7) und der Zuführvorrichtung (11) für radioaktives Abfallpulver enthält.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (2) einen weiteren, mit dem Mischer (10) verbundenen, einen Polimerisationsverzögerer enthaltenden Zuschlagspeicherbehälter (25) enthält.130Ö2S/QS62
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