DE2531056C3

DE2531056C3 - Verfahren zum Verfestigen einer radioaktive oder toxische Abfallstoffe enthaltenden wäßrigen Lösung

Info

Publication number: DE2531056C3
Application number: DE2531056A
Authority: DE
Inventors: Josef 5112 Setterich Knieper; Karl 5170 Juelich May; Heinz 5171 Roedingen Printz
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1980-06-12
Also published as: US4461722A; FR2317739B1; DE2531056B2; FR2317739A1; GB1531057A; DE2531056A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verfestigen einer radioaktive oder toxische Abfallstoffe enthaltenden wäßrigen Lösung, die eine der mineralischen Säuren, wie HF, H₂SO₄, HCIO₄, HCI, HNO₃ oder eine der Alkalien, wie KOH. NaOH. NH₃, Ca(OH)₂ bis zu einem Gehalt von 40 Gcw.-% oder wasserlösliche organische Verbindungen bis zu einem Gehalt von 50Gew.-% enthält, bei dem ein anorganisches, unter Aufnahme von Wasser sich verfestigendes Bindemittel, eine die Durchmischung von Bindemittel und wäßriger Lösung fördernde, poröse, körnige Substanz, die aus keramischem Material oder aus Bimsstein einer Körnung von etwa 2 mm bis zu einer mittleren Körnung von etwa 20 mm Durchmesser besteht und die wäßrige Lösung miteinander vermischt werden.

Es ist das Bestreben der Fachwelt, eine Möglichkeit zu schaffen, daß Abfallstoffe, die einer weiteren industriellen Verwertung nicht zugänglich sind, beim Transport oder bei ihrer Lagerung ohne Gefährdung der Umwelt sicher zu handhaben sind. Eine der dabei einzuhaltenden Bedingungen, die beispielsweise beim Transport und der Lagerung radioaktive Stoffe enthaltender wäßriger Lösung befolgt wird, besteht darin, diese Lösungen vor dem Transport oder der Lagerung zu einem festen Endprodukt zu verarbeiten. Dabei genügt i's jedoch nicht, die wäßrige Lösung in festen Behältern einzuschließen.

Ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art ist aus der DE-AS 11 27 508 bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren wird wäßrige, radioaktive Abfallösung unter Verwendung eines hydraulischen Bindemittels, nämlich feuerfestem Zement, verfestigt, wobei dem Zement Zuschläge von Schamott, Ziegelsplitt oder vorgeglüh-

■j tem Schwerspat zugegeben werden. Die Korngröße der Zuschläge soll dabei nach den Angaben in der vorgenannten Auslegeschrift im wesentlichen unter 5 mm und möglichst in den Grenzen zwischen 1,5 bis 3 mm liegen. Bei der Durchführung des bekannten

ίο Verfahrens kommt es jedoch, da radioaktive Abfallösungen üblicherweise saure, alkalische oder auch organische Verbindungen enthalten und bei der Verfestigung saurer Lösungen eine störende Gas- und Wärmeentwicklung auftritt zu einer zusätzlichen

ίο Gefährdung des Bedienungspersonals, zumal nach dem bekannten Verfahren die Flüssigkeit von unten in die Mischung eingegeben werden soll.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verfestigen einer radioaktive oder toxische Abfallstoffe

m enthaltenden wäßrigen Lösung zu schaffen, das an alle zur Verfestigung anfallenden radioaktiven oder auch toxischen Lösungen, also auch an saure oder organische Lösungen angepaßt ist. Das Verfahren soll dabei gleichwohl einfach und in für das Bedienungspersonal

.'■-> gefahrloser Weise durchführbar sein und dabei zudem ein Endprodukt entstehen, das die Abfallstoffe in homogener Verteilung enthält

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung

in dadurch gelöst, daß eine poröse, körnige Substanz mit einem Karbonatgehalt von kleiner als 1% sowie als Bindemittel Gips mit einem Kristallwassergehalt von etwa 4,7 bis 6,6% und einem Karbonatgehalt von kleiner als I % verwendet wird und daß der Gips und die poröse,

i'i körnige Substanz im Mischungsverhältnis einer Schüttung von I zu etwa 0,5 bis 3 stehen und das Mischungsverhältnis der im vorgegebenen Mischungsverhältnis stehenden Menge des Gipses und der porösen, körnigen Substanz zur wäßrigen Lösung etwa

-to 0,7 bis 1,3 kg / 500 ml beträgt.

Zwar ist aus der FR-OS 21 76 107 ein Verfahren bekannt, nach dem radioaktive Stoffe enthaltende Lösungen zu ihrer Reinigung über aus verfestigtem Gips bestehende Blöcke (oder ein hieraus gebildetes

■Γι Granulat) geleitet werden, wobei die radioaktiven Stoffe von dem Material des Blockes oder des Granulats aufgenommen werden. Die nach der Verfestigung eines Gipsbreies gebildeten Blöcke werden dabei durch Trocknung für die Aufnahme der radioaktiven Stoffe

in präpariert. Ganz abgesehen davon jedoch, daß es sich hierbei nicht um eine direkte Verwendung von Gips zur Verfestigung radioaktiver Abfallösungen handelt, konnte die hierbei aufgezeigte Verwendung des Gipses auch unter Berücksichtigung des aus der vorgenannten

i^r> DE-AS 11 27 508 bekannten Verfahrens nicht zu der Erfindung führen, zumal für die Durchführung des zuletzt genannten bekannten Verfahrens ausdrücklich ein hydraulisches Bindemittel und kein unhydraulisches Bindemittel wie Gips gefordert wird.

wi Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung tritt keine störende Gas- oder Wärmeentwicklung auf. Da zudem durch die Verwendung der porösen, körnigen Substanz, die beispielsweise aus Splitt eines spezifischen Gewichtes zwischen 1,0 und

ι>^Γ· 1,4 kg/dm^J von keramischen Ziegeln bestehen kann, eine gute Durchmischung des Gipses mit den in der wäßrigen Lösung enthaltenden Abfallstoffen erzielt wird, sind dementsprechend auch die Abfallstoffe in dem festen

Endprodukt homogen verteilt

Beim Mischen werden zweckmäßigerweise die Bestandteile der Mischung Gips, poröse, körnige Substanz und wäßrige Lösung mittels eines Rührwerkes mechanisch bewegt und dabei die erforderlichen Mengen in einer den Erfordernissen der Mischung angepaßten Reihenfolge zugegeben. Dabei kann es zweckmäßig sein, die erforderlichen Mengen an Gips und poröser, körniger Substanz sowie an wäßriger Lösung portionsweise oder kontinuierlich zuzugeben. Für den Fall, daß auch nicht wäßrige organische Verbindungen verwendet werden sollen, wird zu den nichtwäßrigen organischen Verbindungen Alkohol und Wasser in einer solchen Menge zugegeben, daß die Mischung etwa 20% an nichtwäßriger organischer Verbindung enthält. Die so gebildete Mischung aus nichtwäßriger organischer Verbindung, Alkohol und Wasser, wirrt sodann mit einer entsprechenden Menge an Gips und poröser, körniger Substanz vermischt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß zunächst Gips und die poröse, körnige Substanz miteinander vermischt werden und im Anschluß daran dem so gebildeten Gemisch die wäßrige Lösung zugegeben wird. Dadurch wird ermöglicht, ein homogenes Endprodukt herzustellen, ohne daß eine mechani sche Durchmischung der miteinander zu mischenden Bestandteile erforderlich wäre. Da zudem das Gemisch aus Gips und poröser, körniger Substanz in einem geschlossenen Behälter mehrere Monate lang aufbewahrt werden kann, ohne daß es unbrauchbar würde, ist damit auf sehr einfache Weise die Verfestigung wäßriger Lösungen möglich. Es ist dazu lediglich erforderlich, in das für die Endlagerung bestimmte Gefäß das Gemisch aus Gips und poröser, körniger ίο Substanz einzufüllen und sodann die wäßrige Lösung zuzugeben.

Ausführungsbeispiel

Stuckgips mit einem Karbonatgehalt von weniger als Γι 1% und einem Kristallwassergehalt im Bereich zwischen 4,7 und 6,6% wurde mit Bimsstein einer mittleren Körnung von etwa 6 mm Durchmesser im Mischungsverhältnis der Schaltung von 1 :1 unter mechanischem Rühren miteinander vermischt. 100 kg dieses Gemisches wurde darauf in einen 200 I fassenden Behälter aus innen mit Kunstharzlack beschichtetem Stahlblech gefüllt und im Anschluß daran etwa 50 1 einer radioaktiven, stark salpetersauren Flüssigkeit zugegeben. Eine Gasentwicklung war dabei nicht feststellbar. Es trat lediglich 2^r, eine leichte Wärmetönung auf. Nach etwa 1 bis 2 Stunden war die Mischung verfestigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen einer radioaktive oder toxische Abfallstoffe enthaltenden wäßrigen Lösung, die eine der mineralischen Säuren, wie HF, H₂SO₄, HClO₄, HCl, HNO₃ oder eine der Alkalien, wie KOH, NaOH, N H₃, Ca(OH)₂ bis zu einem Gehalt von 40Gew.-% oder wasserlösliche organische Verbindungen bis zu einem Gehalt von 50 Gew.-% enthält, bei dem ein anorganisches, unter Aufnahme von Wasser sich verfestigendes Bindemittel, eine die Durchmischung von Bindemittel und wäßriger Lösung fördernde, poröse, körnige Substanz, die aus keramischem Material oder aus Bimsstein einer Körnung von etwa 2 mm bis zu einer mittleren Körnung von etwa 20 mm Durchmesser besteht und die wäßrige Lösung miteinander vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse, körnige Substanz mit einem Karbonatgehalt von kleiner als 1 % sowie als Bindemittel Gips mit einem Kristallwassergehalt von etwa 4,7 bis 6.6% und einem Karbonatgehalt von kleiner als 1% verwendet wird, und daß der Gips und die poröse, körnige Substanz im Mischungsverhältnis einer Schüttung von 1 zu etwa 0,5 bis 3 stehen und das Mischungsverhältnis der im vorgegebenen Mischungsverhältnis stehenden Menge des Gipses und der porösen, körnigen Substanz zur wäßrigen Lösung etwa 0,7 bis 1,3 kg : 500 ml beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Gips und die poröse, körnige Substanz miteinander vermischt werden und im Anschluß daran dem so gebildeten Gemisch die wäßrige Lösung zugegeben wird.