DE2515795A1

DE2515795A1 - Verfahren zur behandlung radioaktiver konzentrate

Info

Publication number: DE2515795A1
Application number: DE19752515795
Authority: DE
Inventors: Othmar Dipl Ing Meichsner; Horst Ing Grad Queiser
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1976-10-14
Also published as: JPS51121699A; AT366199B; BR7504540A; FR2307342B1; US4274962A; ATA499975A; CH616263A5; FR2307342A1; IT1041776B

Description

F 7V61

2. April 1975

Gr /se

Licentia
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1

Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate

Die Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente (Suspensionen, Salzlösungen), die in einer Aufbereitungsanlage getrennt voneinander aus Eindampfanlagen, Kugelharz-Ionenaustauschfiltern und mindestens einer weiteren Trennntufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern urvi / o<ior Pulverharz-Ionenoustauschfiltern anfallen.

Unter Konzentraten sollen hier die Abschlämmungen, die in allen Wasserreinigungssystemen nuklearer Kraftwerk3teile anfallen, verstanden worden..

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Quellen solcher Abschlämmungen sind die verschiedenen Systeme für die Kühlmittelreinigung, die Lagerbeckenwasserreinigung und die Abwasseraufbereitung. Sie liegen in Form verbrauchter Filterhilfsmittel und Ionenaustauscher aus den Filtersyatomen und als Salzlösungen aus Verdampferanlagen vor, in denen die aus dem Wasser abgeschiedenen Verunreinigungen und Radionuklide enthalten sind. Je nach Größe der Reaktoranlage handelt ea sich dabei um Mengen von etwa 10 bis 20 nr/Honat.

Für die Behandlung der Konzentrate bis zur endlagerfähigon Form hat sich vielfach die Methode der Verfestigung der radioaktiven Rückstände im Kraftwerk eingeführt. Beim Siedewasserreaktor zum Beispiel erfolgt die Verfestigung vorwiegend durch Verfahren zur Entwässerung und Trocknung.

Hierzu ist bereits ein Verfahren bekannt, wonach die verschiedenen Abschlämmungen zunächst entsprechend ihrer Art und Aktivität in 3 Gruppen eingeteilt und in getrennten Sammelbehältern für Filterkonzentrate, Primärharze und Verdampferkonzentrnte aufgenommen werden. Die Abschlämmungen in den Filterkonzentrat- und ■ Primärharzbehältern werden dabei durch Sedimentation der Feststoffe und Dekantation des Wassers aufkonzentriert, gegebenfalls gemischt, in einem Filterprozeß vom Wasser getrennt und mit Heißluft getrocknet. Die Filterrückstände werden anschließend in Fässer abgefüllt. Die im Verdampferkonzentratbehälter gesammelten hoch salzhaltigen Abschlämmungen der Eindampfanlago worden direkt in das Endlagerfaß eindosiert und durch Heizöl dea Faones von außen bei gleichzeitigem Zuspeisen getrocknet, bin ein fester Salzblock entsteht. BAD ORIGI¹NAL

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Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß alle filtriertaren und salzarmen Abschlämmungen so vorbereitet werden, daß eine Trocknung der Rückstände mit Hilfe von Rückstandsfiltern möglich wird. Dadurch brauchen nur noch die anteilmäßig geringen Konzentratmengen der Verdampferstufe durch weitere Eindampfung unter Zufuhr von Wärme mit den damit verbundenen Energiekosten behandelt zu werden. Eine Aufgabe dieser Konzentrate auf das Rückstandsfilter ist wegen des hohen Salzgehaltes nicht zweckmäßig, da sonst an gelöste Stoffe gebundene Radioaktivität nicht entfernt und das Wasser der übrigen Aufbereitungsverfahren versalzt würde und nicht mehr ohne kostspielige weitere Aufbereitung dem Prozess zugeführt werden könnte.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate dahingehend zu verbessern, (erweitern), daß die Konzentrate und FilterrückPt'^nde auch direkt im Endlagerfass an ein Bindemittel fixiert werden können bei gleichzeitiger Verdünnung der radioaktiven Stoffe und Abschirmung der Strahlung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Filterkonzentrate suspendierte Feststoffe in bestimmten Vorhältnissen vermischt oder unvermischt in einem Rückstandsfilter entwässert werden, und die Konzentrate der Eindampfanlage (Salzlösungen) ganz oder teilweise unmittelbar in Transport- und Lagerfässern auf die zur Lagerung erforderliche Trockenheit entwässert werden, und daß die verschiedenen Konzentrate zumindest teilweise direkt in ein Lagerfaos eingebracht werdefl. uv»o( «™ Ugerüst mit Bindemitteln vor-

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mischt und durch Aushärten in eine· feste Form überführt wer

Neben dem durch die Aufgabenlösung bewirkten technischen Portschritt weist die Erfindung den Vorteil auf, daß zunächst ein Teil der Konzentrate und/oder Rückstände direkt im Endlagerfass bei gleichzeitiger Verdünnung der radioaktiven Stoffe an ein Bindemittel fixiert wird. Auch wird eine große innere Abschirmwirkung zur Senkung der Dosisleistung an der Faßaußenseite erreicht.'

Ausgestaltungen der Erfindung weisen den Vorteil auf, daß die Faßkapazität besser genutzt wird. Auch kann durch Einstollen des Flüssigkeit-Feststoff-Verhältnisses in den einzelnen Konzentraten, beispielsweise durch Mischung veraclv'."-c^ner Konzentrate und auch durch Einstellen des Konzontrot-Bind .ittel-Verhältnisses die gewünschte bzw. die zulässige Dosisleistung im Lagerfass eingestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Schaltschemas im folgenden beschrieben. · ;

Das Schaltschema zeigt die Filterkonzentratbehälter 1 bis 5» in denen die Abschlämmungen aus den verschiedenen Filtersystemen der Kraftwerksanlage (Reaktorwasserreinigung,Kondensatreinigung, Lagerbeckenreinigung und Abwasserreinigung) gesammelt werden. Die Behälter 4 un 5 sind dabei vorwiegend zur Aufnahme der höher aktiven Harze aus der Reaktorwasserreinigung vorge-Behen. Der im Schema_i noch dargestellte Behälter 6 nimmt die hoch salzhaltigen Abschlämmungen der Verdampferanlage der

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Abwasseraufbereitung auf.

Die Konzentrate der Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 können mittels Pumpen 7 und 8 einem Vorlagebehälter 9 zugeführt werden. Der Vorlagebehälter 9 ist dabei mit nicht dargestellten Ventilen derart auf lie Konzentratbehälter 1 bis 5 schaltbar, daß in ihm beliebige Mschungon aus Konzentraten der Behälter 1 bis 5 hergestellt werden können.

Zur Mischung der zugeführten Konzentrate im Vorlagebehälter dient ein Rührwerk 10. Vom Vorlagebehälter 9 werden die Konzentrate einem Rückstandsfilter 11 zugeführt. Dieses Filter besteht aus mehreren durch eine vertikale Hohlwelle Λ? getragenen tellerförmigen Elementen 13, auf deren Oberseite 3lch die Rückstände der Konzentrate ansammeln. Das Filtrat wird ' über eine Hohlwelle abgezogen und in entsprechende Speicherbehälter zurückgegeben. Um zu verhindern, daß das FiItrat radioaktive Stoffe au6 dem Rückstand mitführt, wird vor Beginn des Filtriervorganges ein Filterhilfsmittel auf die Filterelemente 13 aufgebracht. Hierzu dient ein in einem Nebenkreislauf geschalteter Anschwemmkreislauf mit Anschwemmgefäß 14. Unterhalb des Rückstandsfilters 11 befindet sich ein Bunker 15» durch den die getrockneten Rückstände in Fäosor 16 abgefüllt werden. j

Die mengenmäßig geringen jedoch hoch salzhaltigen Abschlöminungon aus der Verdampferstufe werden von dem VerdampferkonzentratViohülter 6 unmittelbar in über einen elektrischen Anschluß 19 bo-

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heizte Fässer 17 zum Transport und zur Aufbewahrung der Rückstände geführt und unter einer Heizhaube 18 mit einer Infrarotheizung getrocknet. Die dabei entstehenden Brüden werden Mittels eines Ventilators über einen Abscheider und Filter der Reaktorluft zugeführt, während das mengenmäßig weit größere und gereinigte AbxiraGaer aus dem Rückstandsfilter 11 zur weiteren Wasseraufbereitung abgeführt und danach dem Kühlmittelhaushalt wieder zurückgegeben wird.

Da die Konzentrate der Reaktorwasserreinigung oftmals höhere Radioaktivitäten aufweisen, v/erden diese nach der Erfindung in separaten Behältern aufgefangen. Dabei sind mindestens zwei Filterrückstandsbehälter 4- und 5 vorgesehen, so daß abwechselnd immer ein Behälter gefüllt, während aus dom anderen der bereits ausreichend abgelagerte Rückstand abgezogen worden kann.

Die in den Behältern 4- und 5 verkonzentrierten. Primärharzobschlämmungen werden, solange sie noch im schwach aktiven Bereich liegen, wie oben beschrieben über Rückstandsfilter getrocknet und abgefüllt. Liegen sie jedoch im höher nlctivon Boreich, werden die vorkonzentrierten Primärharzabschlämmungen zwecks Einbindung über einen Dosierbehälter PP direkt in das zuvor mit einem Bindemittel teilweise gefüllte Endlagorfaß abgelassen. Sie binden dort bei gleichzeitiger Mischung durch die Mischschleuder ?0 zu einem Block ab. Anstelle der Hischschleudcr 20 kann auch ein Rührwerk, welches boispiclnweino mit verlorenem Rührer arbeitet, vorgesehen werden.

Vorzugsweise wird das. Bindemittel in einen oder mehrere kl^i-

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nere und leicht zerstörbare Bindemittelbehälter verpackt, in das Lagerfaß 21 eingebracht, und das Lagerfaß 21 nach Beendigung des Abfüllvorganges verschlossen und zum Zwecke der Zerstörung der Bindemittelbehälter und der Mischung in Bewegung gesetzt.

Als Bindemittelbehälter können Beutel, Schachteln, Kapseln oder Tüten verwendet werden. Auch hat sich das Einbringen kleiner Fallkörper in das Lagerfaß 21 vor dem Abfüllen der radioaktiven Rückstände als zweckmäßig erwiesen, da diese sowohl die mechanische Zerstörung der Bindemittelbehälter als auch den Mischungsprozeß fördern.

Zur Herstellung der optimalen Mischungsverhältnisse im Logerfaß 21 dient neben dem Abmessen der entsprechenden Bindemittel auch das Einstellen des Wasser-Feststoff-Verhältnisses im Konzentrat. Hierzu dienen die Konzentratbehälter 4· und 5 und gegebenenfalls ein diesen nachgeschalteter Dosierbehälter 22. Auch läßt sich das Mischungsverhältnis durch Mischen mit den verschiedenen Konzentratarten aus den anderen Sammelbehältern über im Schaltschema nicht dargestellte Verbindungen beeinflussen. J

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Einbringen der Rückstände und der entsprechenden Bindemittel in das Lagerfaß 21 und das Aushärten abwechselnd schrittweise erfolgt bi.3 das Lagerfaß 21 weitgehend gefüllt ist. Durch dieses Vorgehen kann das Volumen des Lqgjrfasses 21 besser ausgenutzt werden, da sich beim Aushärten stets eine Volumenverminderung ergibt. Bei der Verfahronswoiae, bei der das Lngerfnß 21

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"bewegt wird muß zu diesem Zwecke nach einem Abfüllvorgang und Zugabe der entsprechenden Bindemittel des Lagerfasses *21 verschlossen und in Bewegung gesetzt werden. Nach dem Aushärten wird das Lagerfass, dessen Inhalt nun ein kleineres Volumen angenommen hat, geöffnet und ein neuer Abfüllvorgang kann eingeleitet werden.

Durch die Möglichkeit der Beeinflußung des Verhältnisses der Konzentrate aus den verschiedenen Behältern ( 1 bio C ) und des Bindemittels ergibt sich dio Möglichkeit auf einfache Wuioo die Dosisleistung auf den gewünschten bzw. zulässigen Grenzwert einzustellen.

Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch ergeben, wenn die einzubindenden Filtorkonzentrate zunächst durch Filtration vom wiederverwendbaren Wasseranteil befreit werden und dann die trockenen FiI-terrückstände zum Abbinden mit den stark salzhaltigen radioaktiven Abschlämmungen aus dem Verdampferkonzentratbehälter 6 vermengt werden. Mit dieser Verfahrensweise kann die 'Infaßtrocknungsanlage 17-19 entlastet oder bei häufiger Anwendung des Betriebsverfahrens auch eingespart werden.

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Sollen die getrockneten Rückstände aus dem Bunker 15 in das Lagerfaß 21 eingefüllt werden, so wird dieses über eine Transportvorrichtung von der Konzentratdosierstation zum Bunker 15 befördert.

Um ein einwandfreies Abfüllen in das Lagerfaß 21 zu gewahrleisten, besteht bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der "Vorrichtung die Einfüllvorrichtung aus einem bewegbaren Abfüllrohr. Unterhalb dieses Rohres und neben dor Einfüll öffnung des Fasses ist eine Auffange inrichturi^ vor·"" υ solion, so daß. beim Bewegen des Abfüllrohres von der EinfüllörCnua;; des Fasses weg sich die öffnung des Rohres stets über ο or Auff-'nfTvorrichtung befindet. Zweckmäßig weiot die Auffangvorrichtung eine Abstreifkante auf, die zwischen der iiinfüllöffnung des Lagerfasses und einem Sammelbehälter -.'..or Auffangvorrichtung liegt.

BAD ORlGtNAL

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Claims

2. April 1975 Gr/sc

Licentia
Patent-Verwaltungs-G-.m.b .H. 6 Frankfurt/Hain 70, Theodor-Stern-Kai 1

Patentansprüche

Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate in flüssiger Komponente (Suspensionen,

Salzlösungen), die in einer Aufbereitungsanlage p;otrennt voneinander aus Eindampfanlagen, Kugelharz-Ionennustauschfiltern und mindestens einer weiteren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und / oder Pulverharz-Ionenaustouschfiltern anfallen, d η durc'h gekennzeichnet, daß die FiI-konecntrato(suspendierte Feststoffe) in bestimmten V-¹X¹IiMItnissen vermischt oder unvormischt in einem Rückstand:;-

BAD ORiGf'NAL 609842/0534

filter entwässert werden, und die Konzentrate der Eindampfanlage (Salzlösungen) ganz oder teilweise unmittolbar in Transport- und Lagerfässern auf die zur Lagerung erforderliche'.Trockenheit entwässert \ircrdeia, und daß die verschiedenen Konzentrate zumindest teilweise direkt in ein Lagerfaß (21) eingebracht werden und im Logerfaß (21) mit Bindemitteln vermischt und durch Aushärten in eine feste Form überführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d ι ^Λ " r c H gekennzeichnet , daß die von ReaktorwasserreinifyuiigG-filtern- und Brennstofflagerbeckenreinigungsfiltern kommenden Konzentrate bei höheren Aktivitätswerten in das Lagerfaß (21) eingebracht, mit Bindemitteln vermischt und durch Aushärten in eine feiite Form überführt worden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge~ kennzeichnet , daß das Bindemittel selbst in einen oder mehrere kleinere leicht zerstörbare Bindemittelbehälter verpackt in das Lagerfaß (21) eingebracht und das Lagerfaß (21) nach Beendigung eines Abfüllvorcanr;e3 verschlossen und zum Zwecke der Bindemittelbehälterzorstörung und der Mischung in Bewegung gesetzt wird.

4. Vorfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel Zement ist.

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5· Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a durchgekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis durch Becinflußung des Wasser-Feststoff-Verhältnisses in den einzelnen Konzentraten eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der verschiedenen Konzcntrotarten eingestellt wird.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Bindemittelbehälter, Beutel, Schachteln, Kapseln oder Tüten vorwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bindemittelbehälter chemisch zersetzt wird.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi3 7» dadurch gekennzeichnet , daß der oder die Bindomittölbehälter mechanisch zerstört wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Abfüllen der radioaktiven Stoffe in das Lagerfaß (21) zusätzlich kleinere Fallkörpor eingebracht worden, die sowohl die Zerstörung dor Bindend.ttelbehälter als auch den Mischungsprozeß fördern.

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11. Vorfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k c η η z e i chne t, daß als Fallkörper Flinteteine verwendet werden.

Ir¹. Verfahren nach einem_ der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Einbringen der Rückstände und der entsprechenden Bindemittel in das Lagerfaß (?1) und das Aushärten abwechselnd schrittweise erfolgt, bis das Lagerfaß (21) weitgehend gefüllt ist.

1J. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß' durch Einstellen des Mischungsverhältnisses eine Einstellung der radioaktiven Dosisleistung auf den ,^o-wünschten bzw. zulässigen Grenzwert erfolgt.

l'i. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß getrocknete Filterrückstände mit dem aus dem Verdampferkonzentratbehälter (6) stammenden salzhaltigen Verdampferabschlämmungen gemischt werden.

15· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Filterkonzentratbehälter ( 1 bis 5.0 und- Verdampf erkonz entr atbohälter (6) vorgesehen sind, denen ein gemeinsamer V«p?- lagebehälter (9) nachgeschaltet ist. der ausgangssoitig das Eückstandsfilter (.11) speist, und daß die Pilter-

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konzentratbehälter (1bis5) "und der Verdampferkonzentratbehälter (6) über einen Dosierbehälter (22) und eine
Einfüllvorrichtung mit dem Lager faß (21) verbunden sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß das Vermischen durch Bewegen des Lsgerfasses (21) in einer Mischschleuder (20) erfolgt.

17· Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet , daß eine Transportvorrichtung für das Lagerfaß (21) vorgesehen ist, um ciio-SGS zum Bunker (15) zu transportieren.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 171 d:a .durch gekennzeichnet , daß die Einfüllvorrichtung aus einem bewegbaren Rohr besteht und
daß unterhalb des Rohres und neben der Paßeinfüllüffnung eine Auffangeinrichtung angeordnet i3t.

19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Auffangeinrichtung eine Abstreifkante aufweist, die die Einfüllöffnung dos Lagerfasses (Π) von einem Sammelbehälter trennt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung dos Verfahrens nach Anspruch 2,dadurch gekenn-. zeichnet , daß ein Rührwerk zum Vermischen vorgesehen, ist.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn zeichnet, daß dan Rührwerk mit verlorenem Eühr^r arbeitet.

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