DE2559724A1

DE2559724A1 - Verfahren zum verfestigen von abfallstoffe, wie radioaktive oder toxische stoffe, enthaltenden waessrigen loesungen

Info

Publication number: DE2559724A1
Application number: DE19752559724
Authority: DE
Inventors: Josef Knieper; Karl May; Heinz Printz
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2559724B2; DE2559724C3

Description

Verfahren zum Verfestigen von Abfallstoffe,
wie radioaktive oder toxische Stoffe enthaltenden wässrigen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verfestigen von Abfallstoffe, wie radioaktive oder toxische Stoffe, enthaltenden wässrigen Lösungen, bei dem ein anorganisches, nicht metallisches, unter Beimengung von Wasser sich verfestigendes Bindemittel sowie Wasserglas 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 Lösungen befolgt wird, besteht darin, diese Lösungen vor dem Transport oder der Lagerung zu einem festen Endprodukt zu verarbeiten. Dabei genügt es jedoch nicht, die wässrige Lösung in festen Behältern einzuschließen.
Ein bekanntes Verfahren zur Verfestigung von radioaktive Stoffe enthaltenden wässrigen Lösungen besteht darin, die Lösungen, die bei chemischen Trennungen, Aktivierungsanalysen, Extraktionen, Dekontaminationsarbeiten oder auch bei Aufarbeitung von Brennelementen anfallen, auf ein Gemisch von Zement und Vermiculite zu geben, wodurch eine Verfestigung der wässrigen Lösung durch die Reaktion mit dem Zement erzielt wird. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren jedoch, daß es bei der Verfestigung saurer, wässriger Lösungen zu einer störenden Gas- und Wärmeentwicklung kommt, die zu langen Wartezeiten führt und daher das Verfahren unwirtschaftlich macht. Zudem ist bei der Verfestigung stark saurer, wässriger Lösungen eine für das Bedienungspersonal gefahrlose Durchführung des Verfahrens nicht mehr gewährleistet, da wegen der starken Wärmeentwicklung ein Aufsprudeln und Spritzen der Lösung nicht vermeidbar ist. Dabei ist außerdem eine Kontamination der Umgebung nicht auszuschließen.
Nachteilig ist dabei auch, daß das in dem Gemisch enthaltene Vermiculite infolge seines geringen Gewichtes zum Teil an die Oberfläche der wässrigen Lösung getragen wird und so ein unhomogenes Endprodukt entsteht, das den an eine Verfestigung der wässrigen Lösung zu stellenden Anforderungen nicht gerecht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verfestigen von radioaktive oder toxische Stoffe enthaltenden wässrigen Lösungen zu schaffen, das es ermöglicht, ein die Abfallstoffe in homogener Verteilung enthaltendes Endprodukt herzustellen und das in einfacher und für das Bedienungspersonal gefahrloser Weise und, ohne daß längere Wartezeiten in Kauf genommen werden müssen, auch dann durchführbar ist, wenn die zu verfestigende wässrige Lösung stark sauer oder alkalisch ist. Außerdem sollen die zur Durchführung des Verfahrens benötigten Substanzen möglichst billig in der Anschaffung sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst eine die Durchmischung von Bindemittel und wässriger Lösung fördernde Substanz dadurch gebildet wird, daß Gips mit einem Kristallwassergehalt von etwa 4,7 bis 6,6 % und einem Karbonatgehalt von kleiner als 1 % sowie Wasserglas eines spezifischen 3 Gewichtes im Bereich von 1,2 bis 1,8 kg/cm3 im Mischungsverhältnis von etwa 1 kg Gips zu 100 bis 500 ml Wasserglas miteinander vermischt werden, worauf dem so gebildeten, teils körnigen, teils pulvrigen Gemisch die eine der mineralischen Säuren, wie HF, H2S04, HCl04, HC1, HN03 oder eine der Alkalien, wie KOH, NaOH, NH3 CaOH bis zu einem Gehalt von 40 Gew.-% oder wasserlösliche organische Verbindungen bis zu einem Gehalt von 50 Gew.-%enthaltende wässrige Lösung im Mischungsverhältnis der Schüttung von etwa 1 kg des gebildeten Gemisches zu 500 ml wässriger Lösung zugegeben wird. Dabei ist sowohl Natrium als auch Kaliumwasserglas <Me2Si03, Me2SiO4, Me2SiO5) verwendbar. Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung tritt eine störende Gas oder Wärmeentwicklung auch dann nicht auf, wenn stark saure oder alkalische wässrige Lösungen verfestigt werden.
Beim Vermischen des Gipses und des Wasserglases wird zweckmäßigerweise so verfahren, daß dem Gips unter Rühren Wasserglas portionsweise zugegeben wird. Das so gebildete, teils körnige, teils pulvrige Gemisch, das etwa eine Woche lagerbar ist, wird zur Verfestigung einer wässrigen Lösung in das zur Endlagerung bestimmte Gefäß gegeben und die wässrige Lösung zugegeben. Dabei ist von Vorteil, daß eine mechanische Bewegung des Gemisches nicht erforderlich ist, so daß auch bei dieser Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung eine einfache oder gefahrlose Verfestigung der wässrigen Lösung durchführbar ist.
Ausführungsbeispiel Stuckgips mit einem Karbonat-Gehalt von weniger als 1 % und einem Kristallwassergehalt im Bereich zwischen 4,7 und 6,6 % wurde mit Natron-Wasserglas im Mischungsverhältnis von 1 kg zu 200 ml Wasserglas eines spezifischen Gewichtes von 1,37 kg pro dm3 unter mechanischem Rühren vermischt. Nach einigen Sekunden war ein teils körniges, teils pulvriges Gemisch entstanden. Im Anschluß daran wurde 1 kg dieses Gemisches in einen zwei Liter fassenden Behälter aus Kunststoff gegeben und 500 ml einer radioaktiven, ebenfalls stark salz sauren Lösung zugegeben, wobeTmkeine Gasentwicklung festgestellt wurde und nur eine leichte Wärmetönung auftrat. Die Verfestigung dieser Mischung trat nach etwa 1 bis 2 Stunden ein.

Claims

Patentanspruch Verfahren zum Verfestigen von Abfallstoffe, wie radioaktive oder toxische Stoffe, enthaltenden wässrigen Lösungen, bei dem ein anorganisches, nicht metalliches, unter Beimengung von Wasser sich verfestigendes Bindemittel sowie Wasserglas und die wässsirge Lösung miteinander vermischt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zunächst eine die Durchmischung von Bindemittel und wässriger Lösung fördernde Substanz dadurch gebildet wird, daß Gips mit einem Kristallgehalt von etwa 4,7 bis 6,6 % und einem Karbonatgehalt von kleiner als 1 % sowie Wasserglas eines spezifischen Gewichtes im Bereich von 1,2 bis 1,8 kg/cm3 im Mischungsverhältnis von etwa 1 kg Gips zu 100 bis 500 ml Wasserglas miteinander vermischt werden, worauf dem so gebildeten, teils körnigen, teils pulvrigen Gemisch die eine der mineralischen Säuren, wie HF, H2S04, HC104, HC1, HN03 oder eine der Alkalien, wie KOH, NaOH, NH3, CaOH bis zu einem Gehalt von 40 Gew.-% oder wasserlösliche organische Verbindungen bis zu einem Gehalt von 50 Gew.-% enthaltende wässrige Lösung im Mischungsverhältnis der Schüttung von etwa 1 kg des gebildeten Gemisches zu 500 ml wässriger Lösung zugegeben wird.