DE3432103C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Volumenreduzierung von radioaktiv beladenen Flüssigkeiten, insbesondere Verdampferkonzentraten, durch Erwärmung in einem Lagerbehälter, wobei die Wärme direkt in den Behälterinhalt eingebracht wird.

Verfahren der eingangs genannten Art dienen zur Konditionierung von Abfällen aus der Kühlmittelreinigung von Kernkraftwerken. Es handelt sich vor allem um wäßrige Salzlösungen mit einem Salzgehalt von 10 bis 30%. Die kurz als "Infaß-Trocknung" bezeichneten Verfahren zum Beispiel nach den DE-PS 15 64 276, 16 14 071 und 16 39 299 werden mit einer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Heizung ausgeführt, so daß die zur Verdampfung führende Wärme von der Oberseite der Flüssigkeit in diese eindringen muß. Gemäß der DE-OS 16 14 497 ist es auch schon bekannt, bei der "Infaß-Trockung" zu trocknendem Gut direkt in einem Lagerbehälter Wärme zuzuführen. Bei der Trocknung entstehende Brüden werden seit der Errichtung des Kernkraftwerks Würgassen zu Beginn der 70er Jahre, ebenso wie in der DE-OS 32 00 331 angegeben, unter Vakuum abgezogen. Bei Anwendung der bekannten Verfahren ergibt sich ein recht großer Energiebedarf und eine lange Behandlungszeit.

Die Erfindung geht deswegen von der Aufgabe aus, mit geringem Energiebedarf eine Verbesserung der Erwärmung zu erreichen, bei der eine gleichmäßige Trocknung des gesamten Behälterinhalts zustande kommt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Erwärmung diskontinuierlich in zeitlich voneinander getrennten Heizperioden vorgenommen wird, daß entstehende Brüden intermittierend in Zeitabständen unter Vakuum abgezogen werden, daß in den Pausen dazwischen eine Belüftung stattfindet und daß die Erwärmung durch direkten Stromfluß im Behälterinhalt über in diesen hineinragende Elektroden vorgenommen wird.

Auf diese Weise kann man eine schnellere und kostengünstigere Verfestigung des vor allem aus Salzen bestehenden Behälterinhalts erreichen. Im Gegensatz zum kontinuierlichen Beheizen und Brüdenabzug ergibt sich nämlich in den Pausen, die zum Beispiel 20 Minuten zwischen Heizperioden von etwa 10 Minuten Dauer betragen, eine Homogenisierung des Behälterinhalts, die die weitere Trocknung erstaunlicherweise stark begünstigt. Die Destillationsleistung ist im Vergleich zu der sonst üblichen gleichförmigen Erwärmung wesentlich erhöht. Die Trocknung kann deshalb soweit geführt werden, daß eine langfristig störungsfreie Lagerung der Abfälle ohne weitere Behandlung möglich ist, denn es entsteht ein praktisch homogener, weitgehend kristalliner Salzblock.

Die Heizperioden können vorzugsweise in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des Behälterinhalts gesteuert werden. Diese läßt sich mit bekannten Methoden und robusten Mitteln leicht ermitteln und ist ein gut korrelierbares Maß für die Feuchtigkeit des Behälterinhalts.

Die Erwärmung wird insbesondere durch den direkten Stromfluß im Behälterinhalt mit Hilfe in diesen ragender Elektroden vorgenommen. Solche Beheizungen sind zwar für kontinuierlichen Betrieb an sich bekannt. Sie ergeben aber gerade im Zusammenhang mit der Erfindung eine besondere Wirkung, weil die Steuerung der Energieeinbringung über die Elektroden durch den Trocknungsvorgang selbst beeinflußt wird. Je trockener der Abfall ist, desto weniger Strom kann wegen der fehlenden Feuchte (Leitfähigkeit) fließen. Entsprechend wird auch die Heizleistung geringer, so daß auf eine zwischen zwei Heizperioden liegende Pause mit Belüftung umgesteuert wird. Mit der Belüftung wird eine Vergleichmäßigung der Feuchte und damit eine Verbesserung der Leitfähigkeit erreicht, die für die nächste Heizperiode erwünscht ist. Als eine Elektrode kann dabei auch eine metallische Wand des Lagerbehälters verwendet werden. Bei Lagerbehältern aus nichtleitendem Material, zum Beispiel aus Beton, kann die metallische Wand in Form einer Auskleidung vorgesehen werden.

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung für eine Anlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren benutzt wird;

Fig. 2 einen Behälter in größerem Maßstab, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Abfällen gefüllt wird;

Fig. 3-5 Abwandlungen des Behälters nach Fig. 2.

Bei den mit der Erfindung behandelten radioaktiv beladenen Flüssigkeiten handelt es sich in erster Linie um sogenannte Verdampferkonzentrate, die aus der Kühlmittelreinigung eines wassergekühlten Kernreaktors stammen. Die Verdampferkonzentrate sind Salzlösungen mit einem zwischen 5 und 50% liegenden Gehalt an insbesondere Borsalzen, wenn es sich um einen Druckwasserreaktor handelt. Die Abfälle werden, wie der Pfeil 1 zeigt, über eine Leitung 2 in einen Konzentratbehälter 3 eingespeist. Der Behälter 3 ist mit einem Rührer 4 bestückt, der von einem Motor 5 betätigt wird. Zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes ist eine Sonde vorgesehen, deren Anzeige bei 7 dargestellt ist. Der Behälter 3 kann beheizt werden, zum Beispiel über eine Dampfleitung 8 mit dem Auslaß 9.

Aus dem Behälter 3 kann die zu verfestigende radioaktiv beladene Flüssigkeit über eine Leitung 10 abgefüllt werden, zum Beispiel durch Öffnen eines Absperrventils 11 oder eines fernbetätigten Ventils 12. Es ist aber auch möglich, eine Dosierpumpe 14 zu verwenden, die zwischen zwei Absperrventilen 15 und 16 angeordnet ist.

Die Leitung 10 führt zu einem Einlaßstutzen 18 in einer Deckelplatte 19, die auf einem Lagerbehälter 20 dicht befestigt wird. Der Lagerbehälter 20 ist ein metallisches Normfaß mit 200 l Inhalt, das in einen Abschirmbehälter 21 eingesetzt ist. Der Abschirmbehälter 21 ist Teil einer Eindickstation 22. Zu dieser gehört ein Transportwagen 24 mit Rädern 25. Er besitzt eine Feder 26 als Anpreßeinrichtung, mit der der Abschirmbehälter 21 abdichtend von unten gegen die Platte 19 gepreßt wird. Dabei sorgen Führungsbolzen 28, die in Buchsen 29 eingreifen, für die richtige seitliche Lage.

Die Deckelplatte 19 trägt einen weiteren Stutzen 30, an dem eine Zuluftleitung 31 mit einem motorbetätigten Ventil 32 angeschlossen ist. Mit einem weiteren Rohrstutzen 35, der einen größeren Durchmesser hat, ist eine Abluftleitung 36 verbunden. Die Abluftleitung enthält ein fernbetätigtes Ventil 37. Dieses ist, wie das Ventil 32, mit einem Regler 38 gekoppelt, wie durch Wirkungslinien 39 und 40 angedeutet ist. An der Abluftleitung 36 ist ferner eine Druckmeßeinrichtung 41 angeschlossen.

Die Abluftleitung 36 führt in einen Kondensator 42. Diesem ist ein Waschbehälter 43 nachgeschaltet, dessen Flüssigkeitsspiegel bei 44 angedeutet ist. Unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet sich die Auslaßdüse 45 der Abluftleitung 36. Das Wasservolumen kann über eine Leitung 46 zur Abwasseraufbereitung abgegeben werden.

Der Gasraum 47 des Waschbehälters ist an eine Vakuumanlage 48 angeschlossen. Zu ihr gehört eine Wasserringpumpe 49, deren Druckleitung in einen Waschbehälter 50 führt. Der Gasraum 51 des Waschbehälters 50 steht mit einer Abluftleitung 52 in Verbindung. An der Unterseite des Waschbehälters 50 ist eine Wasserleitung 54 angeschlossen, die über einen Kühler 55 zur Wasserleitung 56 der Wasserringpumpe 49 führt.

Ein Transformator 60 speist den Regler 38, von dem eine Niederspannungsleitung 61 zu einer Durchführung 62 führt, die in der Deckelplatte 19 vorgesehen ist. Am inneren Ende der Durchführung 62 ist ein Elektrodenstab 63 vorgesehen. Der Elektrodenstab 63 dient zur elektrischen Beheizung des Behälterinhalts durch Widerstandserwärmung in dem elektrolytisch leitenden Behälterinhalt. Zusätzlich kann der Behälterinhalt über eine am Abschirmbehälter 21 angebrachte Außenheizung 65 erwärmt werden.

Die Beheizung wird vom Regler 38 gesteuert, so daß sich ein intermittierender Betrieb ergibt. Heizperioden von durchschnittlich 10 bis 30 min Dauer (abhängig von der Größe des zu erwärmenden Volumens) wechseln mit Pausen von 10 bis 60 min Dauer (abhängig vom Flüssigkeitsinventar und vom Druck). In den Pausen wird vom Regler 38 durch Schließen des Ventils 37 das Vakuum von 0,1 bar in der Abluftleitung 36 abgesperrt und der Behälter 20 bzw. 21 durch Öffnen des Ventils 32 in der Zuluftleitung 31 mit atmosphärischer Luft bei Normaldruck belüftet. Dies sorgt für eine Homogenisierung des Behälterinhalts und die Vermeidung von lokalen Trockenzonen, etwa in der Nähe der Elektroden, die die gleichmäßige Erwärmung und Trocknung des Behälterinhalts beeinträchtigen.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Elektrode 63 über einen Steckkontakt 64 angeschlossen und mit isolierten Haltern 68 befestigt ist. Die Halter 68 sitzen auf der linken Seite der Fig. 2 an der Wand 65 des aus Beton und Gußeisen bestehenden Abschirmbehälters 21. Sie können auch an der Deckelplatte 19 angebracht sein, wenn mit der Eindickstation 22 separate Innenbehälter beschickt werden sollen, wie mit dem Normfaß 20 auf der rechten Seite der Fig. 2 angedeutet ist.

Zwischen dem Abschirmbehälter 21 und der Deckelplatte 19 ist eine Weichstoffdichtung 69 angeordnet. Ferner ist in der Deckelplatte 19 ein Schauglas 70 vorgesehen, mit dem der Eindickungsvorgang optisch überwacht werden kann.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Beheizung des Abschirmbehälters 21 mit verlorenen Elektroden 63, die paarweise an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen werden, wie bei 72 angedeutet ist. Mindestens zwei Elektroden und maximal sechs Elektroden 63 sind möglichst gleichförmig über den Behälterquerschnitt verteilt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist zusätzlich zu der Beheizung mit verlorenen Elektroden 63 eine elektrische Außenheizung 65 vorgesehen, um auch am Innenrand 73 des Behälters 21 eine hohe Temperatur zu erhalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Abschirmbehälter 21 aus Metall hergestellt. Mindestens besitzt er eine leitfähige Metallauskleidung 21′. Deshalb wird die Wechselspannungsquelle 72 mit der Klemme 75 an das leitende Gefäß 21 als eine Elektrode gelegt. Die andere Elektrode ist als Zentralelektrode 63′ ausgebildet. Eine Außenheizung ist bei 65 angedeutet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Volumenreduzierung von radioaktiv beladenen Flüssigkeiten, insbesondere Verdampferkonzentraten,

• a) durch Erwärmung in einem Lagerbehälter (20),
• b) bei dem die Wärme direkt in den Behälterinhalt eingebracht wird,

dadurch gekennzeichnet,

• c) daß die Erwärmung diskontinuierlich in zeitlich voneinander getrennten Heizperioden vorgenommen wird,
• d) daß die entstehenden Brüden intermittierend in Zeitabständen unter Vakuum abgezogen werden,
• e) daß in den Pausen dazwischen eine Belüftung stattfindet und
• f) daß die Erwärmung durch direkten Stromfluß im Behälterinhalt über in diesen hineinragende Elektroden (30, 35) vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

• g) daß die Heizperioden in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des Behälterinhalts gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

• h) daß eine metallische Wand (Fig. 5) des Lagerbehälters (21) oder dessen Metallauskleidung (21′ in Fig. 5) als eine der Elektroden dient.