DE1589839B1 - Verfahren zum Behandeln radioaktiver oder giftiger Rueckstaende - Google Patents

Verfahren zum Behandeln radioaktiver oder giftiger Rueckstaende

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DE1589839B1
DE1589839B1 DE19671589839 DE1589839A DE1589839B1 DE 1589839 B1 DE1589839 B1 DE 1589839B1 DE 19671589839 DE19671589839 DE 19671589839 DE 1589839 A DE1589839 A DE 1589839A DE 1589839 B1 DE1589839 B1 DE 1589839B1
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DE19671589839
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Otto Nentwich
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Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
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Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/08Processing by evaporation; by distillation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die in Form wäßriger, salzhaltiger Lösungen oder Schlämme vorliegen, bei dem die Rückstände durch Verdampfen ihres Wassergehaltes eingedickt bzw. getrocknet und anschließend die eingedickten bzw. getrockneten Rückstände bei erhöhter Temperatur in einem Bindemittel fixiert werden.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift »Kerntechnik«, B. Jg., 1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, bekannt.
  • Aus dieser Literaturstelle ist es über den Gattungsbegriff des Anspruchs 1 hinaus bekannt, daß das Bindemittel Bitumen ist.
  • Radioaktive Rückstände entstehen z. B. bei der Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe öder bei der Dekontamination radioaktiver Abwässer. Für ihre Beseitigung sind bereits mehrere Vorschläge veröffentlicht und zum Teil auch schon verwirklicht worden (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift 1236 944). Für die Sicherheit beim Transport und bei der Lagerune, die meist in Fässern erfolgen, ist es normalerweise erforderlich, die Rückstände zunächst in einen festen, möglichst unlöslichen Zustand zu bringen. Um die Transport- und Lagerkosten so gering wie möglich zu halten, ist ferner anzustreben, die Volumina der Rückstände auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
  • Für die Verfestigung der Rückstände - im folgenden Fixierung genannt - werden seit längerer Zeit im wesentlichen zwei Verfahren angewendet: Die Betonierung und die Bituminierung.
  • Bei der Betonierung. werden die wäßrigen Rückstände mit Zement gemischt, so daß nach dem Abbinden in den Abfallfässern feste Betonblöcke entstehen.
  • Bei der Bituminierung werden die Rückstände in heißes Bitumen eingebracht, wobei das Wasser ausdampft. Die verbleibende Trockensubstanz vermischt sich mit dem flüssigen Bitumen, das nach dem Erkalten in den Abfallfässern ebenfalls zu festen Blöcken erstarrt.
  • Die Bitumenblöcke bieten gegenüber den Betonblöcken einige Vorteile; vor allem sind die erreichbaren Endvolumina - bezogen auf gleiche zu fixierende Trockensubstanz der Abfallmengen - kleiner.
  • Wie aus der Druckschrift »Kerntechnik«, B. Jg., 1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, insbesondere S. 110, linke Spalte, 1. Absatz, hervorgeht, wurden bei der Fixieruno, der bis zum Veröffentlichungszeitpunkt zur Aufbereitung gelangten wäßriaen Rückstände keine heftigen Reaktionen beim Eintropfen der wäßrigen Lösung in das heiße Bitumen beobachtet. Das anfangs nach jeweils kurzer Betriebsdauer aufgetretene Zusetzen der Tropfenabscheider, der die feinen Bitumentröpfchen aus dem Wasserdampfstrom entfernen sollte, konnte durch Beheizung des Abscheiders zwar vermindert, jedoch nicht vollstiindi;,1 vermieden werden. Ebenfalls konnte eine rasche Verschmutzung des Absolutfilters, über das die nicht kondensierbaren Gase ins Freie geleitet werden, trotz weitgehender Kondensation der aus dem Bitumen abdestillierenden, kleinen Mengen öliger Produkte im Kühler nicht unterbunden werden.
  • Für die Reinigung dieser Abgase ist somit ein verhältnismäßig hoher Aufwand an Vorrichtungen und Kosten erforderlich.
  • Der Durchsatz der zu fixierenden, insbesondere wäßrigen Rückstände ist begrenzt durch die Eintropfgeschwindigkeit, da bei deren Erhöhung insofern technische Schwierigkeiten auftreten, als es im heißen Bitumen zur Bildung von Dampfblasen kommen kann, die heftige und unerwünschte Reaktionen auslösen können.
  • Bei der Aufbereitung durch Eindicken bzw. Trocknen der Rückstände vor ihrer Fixierung besteht ganz allgemein die Schwierigkeit darin, daß sich während des Eindampfens in den Aufbereitungsapparaturen sogenannte Schmierzonen bilden, welche die Weiterförderung des Gutes behindern; ferner treten am Ende der Trocknung häufig starke Verkrustungen an Gefäßen und Rührern bzw. Transportschnecken auf, so daß auch der Austrag des Gutes erschwert wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, ein Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände zu schaffen, bei welchem das Eindicken bzw. Trocknen gefahrlos und ohne die erwähnten technischen Schwierigkeiten durchgeführt wird und das direkt darauffolgende Fixieren der eingedickten bzw. getrockneten Rückstände in einem Bindemittel in einer einfachen, verhältnismäßig kleinen Apparatur großer Durchsätze ohne Abgasprobleme mit großer Sicherheit gewährleistet ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß den Rückständen während des Verdampfens des Wassergehaltes Körner aus porösem Material großer spezifischer Oberfläche zugefügt und zusammen mit den eingedickten bzw. getrockneten Rückständen fixiert werden.
  • Als vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens hat sich das Fixieren der Körner zusammen mit den eingedickten bzw. getrockneten Rückständen in dem bekannten Bindemittel Bitumen erwiesen.
  • Durch das Zufügen der Körner wird sowohl die Krustenbildung als auch das Zusammenbacken der Rückstände wirksam verhindert. Im Falle der Bituminierung können die Rückstände vollständig getrocknet werden, da durch die von dem Rührwerk in der Aufbereitungsapparatur bewegten Körner ein pulverförmiges, leicht zu förderndes Gut entsteht, das sich mindestens teilweise an den Körneroberflächen anlagert.
  • Als besonders vorteilhaft haben sich annähernd kugelförmige Körner, insbesondere ein Treibmittel zu ihrer Aufblähung enthaltende Kugeln aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus einem paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Stvrol, er@=»psen.
  • Diese Kugeln blähen sich bei einer Temperatur von etwa 80 bis 110° C während des Eindampfens auf ein Vielfaches ihres Ursprungsvolumens, und damit auch ihrer Ursprungsoberfläche auf, so daß große Verdampf un-soberfjächen entstehen. nie Kugeln wischen laufend Gefäßwände und Rühret blank. Während der anschließenden Fixierung bei einer Temperatur von etwa 200° C schmelzen die Kugeln wieder auf ihr ursprüngliches Volumen zusammen. Ein Überziehen der Körner mit einem Benetzungsmittel vor ihrer Beimischung zu den einzudampfenden Rückständen wirkt sich auf das Eindampfen sehr günstig aus.
  • Außerdem können diese aus porösem Material bestehenden Körner gleichzeitig als Bindemittel zur Fixierung der Rückstände verwendet werden.
  • Ein bedeutender Vorteil des die Erfindung aufweisenden Verfahrens der bekannten Bitumenfixierung gegenüber ist es, daß trotz des Zusatzes aus porösen Körnern der Gewichtsanteil und die Konzentration der zu fixierenden Stoffe im Fixierungs-Endprodukt weitaus höher gehalten werden kann. Dies bedeutet aber für die Abfall-Beseitigung und -Lagerung eine erhebliche Raum- und Kostenersparnis.
  • Weitere Einzelheiten des die Erfindung aufweisenden Verfahrens werden in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt schematisch eine Trocknungs- und Fixierungsanlage für konzentriert wäßrige Rückstände. Das radioaktive Vorkonzentrat 1 wird aus einem trichterförmigen Behälter 2 in die Trommel des Trockners 3 überführt. Aus einem zweiten Einfülltrichter 4 werden die das Treibmittel, z. B. Benzol, enthaltenden Kügelchen 5 aus einem paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Styrol in den Trockner 3 eingeleitet. Ein Rührwerk 6 vermischt das Konzentrat und die Kügelchen innig miteinander. Zum Eindampfen des Konzentrats dient ein das Innere der Trommel durchziehender Heißluftstrom von etwa 110 bis 120° C und ein mit Heizdampf von etwa 110 bis 140° C betriebener, die Trommel umschließender Heizmantel 7. Das Dampf-Luft-Gemich wird durch eine Abluftleitune 8 abgezogen. An dem dem Behälter 2 und dem Einfülltrichter 4 abgewandten Ende des Trockners 3 befindet sich die Austragöffnung 9 mit einem hieran angeschlossenen Zwischengefäß 10 für das Trockensubstanz-Polvmerisationsprodukt-Gemisch. Das Gefäß 10 ist mit einem Extrudor 11, der von einem Heizmantel 16 umgeben ist, verbunden. In diesen Extrudor wird auch durch eine Leitung 12 das vorgewärmte flüssige Bitumen eingespeist und auf etwa 200° C erhitzt. Eine im Extrudor 11 sich drehende Förderschnecke 13 vermischt die getrockneten Rückstände und Styroporkugeln mit dem Bitumen und fördert das Gemisch zum Ablaßstutzen 14, von wo es in ein Abfallgefäß 15 abgelassen werden kann, um hier zu erstarren.
  • Um sich ein Bild von den etwa erforderlichen Mischungsverhältnissen zu machen, werden folgende Zahlen genannt: Für 1 m3 Vorkonzentrat mit einer Trockensubstanz von etwa 400 kg werden etwa 8 kg Polystyrolkugeln für die Trocknung und etwa 300 kg Bitumen für die Fixierung benötigt. Daraus erhält man ein fixiertes Endvolumen in der Größenordnung von etwa 5001. Die verwendeten Kugeln haben eine Ursprungsgröße von etwa 0,3 bis 2,5 mm Durchmesser und ein Schüttgewicht von etwa 600 bis 700 g,/1. Beim Erwärmen auf etwa 100° C blähen sich die Kugeln auf das etwa 35fache ihres Ursprungsvolumens auf und haben dann nur noch ein Schüttgewicht von etwa 20 g/1. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur auf etwa 150 bis 200° C schmilzt der Schaumstoff auf sein Ursprungsvolumen zurück. Als Bindemittel können außer Bitumen selbstverständlich auch noch andere geeignete Stoffe verwendet werden. So ist es z. B. möglich, beliebige thermoplastische Stoffe, z. B. die Kugeln selbst oder Kunstharze, als Bindemittel zu verwenden.
  • Das die Erfindung aufweisende Verfahren ist in erster Linie für die Behandlung radioaktiver Rückstände gedacht. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, andere giftige Abfälle und Abwässer, wie sie z. B. in der chemischen Industrie häufig anfallen, auf diese Weise zu behandeln.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die in Form wäßriger, salzhaltiger Lösungen oder Schlämme vorliegen, bei dem die Rückstände durch Verdampfen ihres Wassergehaltes eingedickt bzw. getrocknet und anschließend die eingedickten bzw. getrockneten Rückstände bei erhöhter Temperatur in einem Bindemittel fixiert werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h e t, daß während des Verdampfens des Wassergehaltes den Rückständen Körner (5) aus porösem Material großer spezifischer Oberfläche zugefügt und zusammen mit den eingedickten bzw. getrockneten Rückständen fixiert werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Bitumen ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner (5) annähernd kugelförmig sind.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner ein Treibmittel zu ihrer Aufblähung enthaltende Kugeln (5) aus einem thermoplastischen Material sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material ein paraffinähnliches Polymerisationsprodukt von Styrol ist.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände (1) während des Eindampfens auf einer Temperatur von etwa 100 bis 110° C und das Bindemittel während des Fixierens der eingedickten bzw. getrockneten Rückstände auf einer Temperatur von etwa 200° C gehalten werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner vor ihrer Beimischung mit einem Benetzungsmittel überzogen werden. B.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus dem porösen Material gleichzeitig als Bindemittel zur Fixierung der Rückstände verwendet werden.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je 1 m3 40prozentigem Rückstand-Vorkonzentrat etwa 8 kg poröse Körner beigemischt werden.
DE19671589839 1967-07-15 1967-07-15 Verfahren zum Behandeln radioaktiver oder giftiger Rueckstaende Pending DE1589839B1 (de)

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