DE2644472A1 - Verfahren zum einkapseln von radioaktiven abfaellen - Google Patents

Verfahren zum einkapseln von radioaktiven abfaellen

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DE2644472A1 DE19762644472 DE2644472A DE2644472A1 DE 2644472 A1 DE2644472 A1 DE 2644472A1 DE 19762644472 DE19762644472 DE 19762644472 DE 2644472 A DE2644472 A DE 2644472A DE 2644472 A1 DE2644472 A1 DE 2644472A1
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John Leonard Arnold
Raymond Wallace Boyle
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    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl-Ing. F. A.¥eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
Case 17,799 HtM/Sm
THE DOW CHEMICAL COMPANY, Midland, Michigan / USA. 2030 Abbott Road
Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Abfällen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln von radioaktivem Abfall und insbesondere ein Verfahren zum Einarbeiten von radioaktivem Abfall in ein hitzehärtbares Harz.
Ein Hauptproblem der Ausnützung der Kernenergie ist die Beseitigung der radioaktiven Abfälle. Der tägliche Betrieb von Kernkraftwerken bringt eine Reihe von verschiedenen radioaktiven Abfällen mit sich. Die wäßrigen Verdampferabfälle sind nicht nur radioaktiv, sondern können auch stark sauer bis stark alkalisch sein und aus verschxedenartigen gelösten Bestandteilen aufgebaut sein. In dem Kraftwerk werden Ionenaustauscherharze dazu verwendet, Wasser zu entionisieren. Diese Harze müssen von Zeit zu Zeit
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ersetzt werden. Die Wärmetauseherrohrbündel müssen von Zeit zu Zeit von Kesselstein oder Abscheidungen befreit werden, was zur Bildung . erheblicher Mengen von als Abfall anfallender, radioaktiver Reinigungslösung führt. Routinetätigkeiten, wie das Waschen von Uniformen und Arbeitskleidung führt weiterhin zu radioaktivem Abfall in Form von Reinigungslösungen.
Die übliche Beseitigung solcher Abfälle besteht häufig darin, die Abfälle in undurchlässige Medien einzubringen und den in dieser Weise behandelten Abfall in Landaufschüttungen einzubringen oder an anderen entsprechend bezeichneten Lagerungsstellen zu lagern. Die hierfür verwendeten undurchlässigen Medien schließen beispielsweise Beton, Asphalt, hitzehärtbare Harze, wie Harnstoff-Formaldehyd-Harze, und thermoplastische Harze, wie Polyäthylen, ein. Ein Verfahren zum Einarbeiten von radioaktiven, wäßrigen oder organischen Abfallrückständen in Asphalt oder Polyäthylen besteht darin, die Lösung, eine Aufschlämmung oder die Feststoffe des Abfalls mit handelsüblichem emulgiertem Asphalt, geschmolzenem Asphalt (baseasphalt) oder geschmolzenem Polyäthylen zu vermischen und die Tem- * peratur zu steigern, um die Flüssigkeit des Abfalls zu verdampfen. Die Feststoffe verbleiben in Form einer innigen Dispersion in dem Asphalt oder dem Polyäthylen, wobei das Produkt mit einer Temperatur von ungefähr 120 bis ungefähr 1600C an der Unterseite des Verdampfers in ein Aufnahmegefäß fließt. Die in den Asphalt eingearbeiteten Abfälle müssen entweder neutral oder alkalisch sein. Das Einarbeiten von sauren Abfällen oder Abfälle, die große Mengen Oxidationsmittel enthalten, in Asphalt wird nicht empfohlen, da die Säuren den Asphalt abbauen und die Reaktionen der Oxidationsmittel mit dem Asphalt gefährlich sein könnten. Alkalische, nicht oxidierende Abfälle können ohne weiteres behandelt werden. Man kann sowohl saure als auch alkalische Abfälle in zufriedenstellender Weise in Polyäthylen einarbeiten. ·
In Zement unter Bildung von Beton eingearbeitete Abfälle müssen alkalisch sein, da der Beton unter sauren Bedingungen nicht richtig aushärtet. Das Einarbeiten der Abfälle in Zement erfordert Vorrichtungen, mit denen die Staubbildungsprobleme bekämpft werden können.
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Es hat sich gezeigt, daß es schwierig ist, radioaktive Abfälle gleichmäßig in Beton zu dispergieren, so daß sich bei einer gegebenen Behältergröße Stellen ergeben, die eine höhere Radioaktivität aufweisen als es dem Durchschnittswert entspricht. Die für den Transport und die Lagerung des Abfalls notwendige Abschirmung wird in Abhängigkeit von dem höchsten Radioaktivitätswert an irgendeiner Stelle der Oberfläche einer gegebenen Masse ausgewählt. Da Beton ein sehr schweres Material darstellt, ist seine Handhabung schwierig und der Transport zu weit abgelegenen Beseitigungsstellen kostspielig.
In Harnstoff-Formaldehyd-Harze eingearbeitete Abfälle müssen sauer sein, damit das Harz richtig aushärten kann. Harnstoff-Formaldehyd-Harze, die wäßrige Abfälle enthalten, unterliegen einer Schrumpfung, was dazu führt, daß das wäßrige Material aus dem gehärteten Harz ausschwitzt.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Einarbeiten oder Einbringen von radioaktivem Abfall in ein hitzehärtbares Harz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine wäßrige Lösung oder Suspension des radioaktiven Abfalls mit einem Vinylesterharz, einem ungesättigten Polyesterharz oder einer Mischung davon vermischt und die gebildete Wasser-in-öl-Emulsion unter solchen Bedingungen härtet, daß die Maximaltemperatur der Emulsion unterhalb 1000C gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf radioaktive Abfälle angewandt werden, die entweder in Form von Lösungen oder Aufschlämmungen vorliegen, die anorganische oder organische Verbindungen oder Mischungen davon enthalten. Die Abfälle können sauer, neutral oder basisch sein. Bei dem Verfahren werden leicht zugängliche Materialien verwendet, die ohne weiteres sicher gehandhabt werden können. Die Abfälle können bei der Abfalibehandlung anfallen, beispielsweise nach dem Verdampfen, dem Ausflocken, dem Ausfällen, der Filtration, der Sedimentation, durch Chelatbildung und durch Ionenaustausch.
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Wasser-in-Öl-Emulsionen, die Vinylesterharze, ungesättigte Polyesterharze oder Mischungen davon enthalten, sind gut bekannt.
Es ist ferner bekannt, in die Wasser-in-Öl-Emulsionen wasserlösliche Verbindungen einzuarbeiten, beispielsweise basische Borate. Es ist ferner bekannt, diesen Emulsionen Feststoffe zuzusetzen, beispielsweise zerschnittene Glasfasern, Sand, Asbest, Perlit, Vermiculit, Sägespäne und gepulverte Metalle, wie Bronze, Eisen und rostfreier Stahl.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete gehärtete Wasser- in-Öl-Dispersion enthält den radioaktiven Abfall in gleichmäßig dispergierter Form, so daß der Strahlungspegel eines mit der Dispersion gefüllten Behälters auf allen Seiten der gleiche ist.
Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Vinylesterharze enthalten die charakteristische Struktur der folgenden Formel
Il
-C-O-CH9-CH-CH9-0-OH
und weisen ferner endständige, polymerisierbare Vinylidengruppen auf. Geeignete Vinylesterharze erhält man durch Umsetzen von Dicarbonsäurehalbestern von Hydroxyalkyl-acrylaten oder -methacrylaten mit Polyepoxidharzen. Ein alternatives Verfahren zu ihrer Herstellung besteht darin, ein Glycidylacrylat oder -methacrylat mit dem Natriumsalz eines zweiwertigen Phenols,, wie dem Natriumsalz von Bisphenol A umzusetzen. Anstelle der Dicarbonsäure kann man auch andere bifunktionelle Verbindungen einsetzen, die eine Gruppe aufweisen, die mit einer Epoxidgruppe reagieren kann, beispielsweise eine Aminogruppe oder eine Mercaptangruppe.
Man kann irgendeines der vielen Polyepoxide zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Vinylester verwenden. Geeignete Polyepoxide sind beispielsweise Glycidylpolyäther von mehrwertigen Alkoholen und mehrwertigen Phenolen, Epoxy-Novolake, epoxidierte
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Fettsäuren und epoxidierte trocknende ölsäuren, epoxidierte Diolefine, zweifach ungesättigte, epoxidierte saure Ester und epoxidierte ungesättigte Polyester, die im Durchschnitt mehr als eine Oxirangruppe pro Molekül enthalten. Bevorzugte Polyepoxide sind die Glycidylpolyäther von mehrwertigen Alkoholen oder mehrwertigen Phenolen, die Epoxxdäquxvalentgewxchte von 150 bis 2000 aufweisen.
Für die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Vinylesterharze geeignete ungesättigte Monocarbonsäuren schließen beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, halogenierte Acrylsäure, halogenierte Methacrylsäure, Zimtsäure und Hydroxyalkylacrylat- und -Methacrylat-Halbester von Dicarbonsäuren ein, deren Hydroxyalkylgruppen vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein modifiziertes Vinylesterharz eingesetzt, das man dadurch erhält, daß man 0,1 bis 0,6 Mol eines Dxcarbonsäureanhydrxds je Äquivalent der Hydroxylgruppen eines Vinylesterharzes umsetzt. Die Lagerstabilität der mit Hilfe des modifizierten Vinylesterharzes bereiteten Wasser-in-öl-Emulsion ist etwas geringer als die Stabilität von Emulsionen, die aus nicht modifizierten Vinylesterharzen bereitet sind. Dicarbonsäureanhydride, die zur Modifizierung der Vinylesterharze geeignet sind, schließen beispielsweise ungesättigte Anhydride, wie Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid und Itaconsäureanhydrid, gesättigte Anhydride, wie Bernsteinsäureanhydrid, und aromatische Anhydride, wie Phthalsäureanhydrid ein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man eine große Vielzahl von ungesättigten Polyesterharzen verwenden, die ohne weiteres erhältlich sind oder die mit Hilfe an sich bekannter Verfahrensweisen hergestellt werden können. Im allgemeinen erhält man geeignete Polyester durch Interveresterung einer äthylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure, mit einem Alkylenglykol oder einem Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von bis zu 2000. Häufig verwendet man pro Mol der ungesättigten Dicarbonsäure 0,25 bis 15 Mol von äthylenischer Unsättigung freie Dicarbonsäuren, beispielsweise Phthalsäure,
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Isophthalsäure, Adipinsäure oder Bernsteinsäure. Man kann die entsprechenden Säureanhydride, falls solche existieren, verwenden, was man vorzugsweise dann tut, wenn diese erhältlich sind. Es ist möglich, die ungesättigten Polyester dadurch herzustellen, daß man die Carbonsäure statt mit dem Alkylenglykol oder dem PoIyalkylenglykol mit einem Alkylenoxid umsetzt.
Man kann erfindungsgemäß auch Mischungen aus geeigneten Vinylesterharzen und ungesättigten Polyesterharzen verwenden. Vorzugsweise verwendet man eine Mischung aus den beiden Harztypen, die bis zu 2 Gew.-Teile Polyesterharz pro 3 Gew.-Teile des Vinylesterharzes enthält. Die Mischung kann entweder dadurch hergestellt werden, daß man die beiden Harze in den gewünschten Gewichtsverhältnissen physikalisch vermischt oder indem man das Vinylesterharz in Gegenwart des ungesättigten Polyesterharzes herstellt.
Zur Verminderung der Viskosität des Vinylesterharzes, des ungesättigten Polyesterharzes oder der Mischung davon vermischt man das hitzehärtbare Harz mit einem copolymerisierbaren Monomeren. Die geeigneten Monomeren müssen in Wasser im wesentlichen unlöslich sein, damit sie in der Wasser-in-öl-Emulsion in der Harzphase gehalten werden. Eine vollständige Unlöslichkeit im Wasser ist nicht erforderlich, da es nicht schadet, wenn sich eine geringe Menge des Monomeren in dem emulgierten Wasser löst. Geeignete Monomeren schließen vinylaromatische Verbindungen, wie beispielsweise Styrol, Vinyltoluol und Divinylbenzol; Acrylat- oder Methacrylat-Ester von gesättigten aliphatischen Alkoholen, beispielsweise Methylalkohol, Äthylalkohol, Isopropylalkohol und Octylalkohol; Ester aus ungesättigten aliphatischen Carbonsäuren und ungesättigten aliphatischen Alkoholen, beispielsweise Diallylmaleat und Dimethallylfumarat; Ester aus gesättigten Monocarbonsäuren und ungesättigten aliphatischen Alkoholen, beispielsweise Vinylacetat; und Mischungen davon ein.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die den radioaktiven Abfall enthaltende Wasser-in-öl-Dispersion in vielfältiger Weise herstellen. Im allgemeinen vermischt man einen freie
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Radikale liefernden Katalysator mit der Harzphase. Dann vermischt man eine wäßrige Lösung oder Suspension des radioaktiven Abfalls mit der Harzphase, worauf man den Abfall unter solchen Bedingungen in der Harzphase dispergiert, daß man eine Wasser-in-öl-Emulsion erhält. Obwohl die angewandten Scherbedingungen beliebig ausgewählt werden können, sollte bei der Behandlung der wäßrigen Lösungen oder Suspensionen des Abfalls im allgemeinen eine ausreichende Scherwirkung ausgeübt werden, damit man eine relativ gleichförmige Emulsion mit kleiner Tröpfchengröße erhält.
Die Emulsionen sollten eine so große Lagerungsstabilität besitzen, daß sie mindestens während der anfänglichen Gelierzeit der Emulsion bestehen bleiben. Die mit Vinylesterharzen bereiteten Emulsionen zeigen im allgemeinen ohne die Zugabe von Emulgatoren eine angemessene Stabilität. Die mit ungesättigten Polyesterharzen hergestellten Emulsionen benötigen im allgemeinen einen Emulgator. Emulgatoren dieser Art sind bekannt, wobei die Auswahl eines geeigneten Emulgators durch einfache Routineexperimente erfolgen · kann. In vielen Fällen, insbesondere im Fall von endständige Carboxylgruppen aufweisenden, ungesättigten Polyesterharzen ermöglicht das Natriumsalz der Carbonsäuregruppe des Harzes die Emulgierung der Abfallmischung, ohne daß die Zugabe eines Emulgators notwendig ist.
Mischungen aus einem Vinylesterharz und einem ungesättigten Polyesterharz, insbesondere jene Mischungen, deren Mischungsverhältnisse in dem bevorzugten Bereich liegen, bilden ohne weiteres mit dem Abfallmaterial Wasser-in-Öl-Emulsionen, wie es auch für die Vinylesterharze beschrieben wurde, obwohl die ungesättigten Polyesterharze als solche ohne die Zugabe eines Emulgators oder ohne die Einstellung des pH-Wertes keinen stabilen Emulsionen liefern.
Der Anteil der wäßrigen Lösung oder der wäßrigen Suspension des radioaktiven Abfalls in der Emulsion ist von Bedeutung dadurch, daß die Lösung oder die Suspension als Wärmeauffänger dient und
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dazu beiträgt, den maximalen Temperaturanstieg während der Härtung der Emulsion unter Kontrolle zu halten. Vorzugsweise bereitet man Wasser-in-Öl-Emulsionen, die 30 bis 70 Gew.-% der wäßrigen Lösung oder Suspension des radioaktiven Abfalls und als Rest die Harzphase enthalten.
Die für die Härtung oder die Polymerisation des Harzes eingesetzten Katalysatoren schließen beispielsweise Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, tert.-Buty!hydroperoxid, Methyläthylketonperoxid, tert.-Butylperbenzoat und Kaliumpersulfat ein. Der Katalysator wird üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Harzphase, eingesetzt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Nutzen einzusetzende Promotoren oder Beschleunigungsmittel umfassen beispielsweise Blei- oder Kobalt-Naphthenat, Dimethylanilin und N,N-Dimethylp-toluidin. Sie werden in Konzentrationen eingesetzt, die sich von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Harzphase, erstrecken. Man kann den Promotor zusammen mit dem Katalysator der Harzphase zusetzen, bevor man die Emulsion bereitet oder man kann sie nach dem Vermischen der Bestandteile der Emulsion zusetzen. Wenn der Abfall sauer ist, beispielsweise im Fall von Ionenaustauscherharzen in der Säureform, gibt man ein Amin als Promotor zu der Wasser-in-öl-Emulsion nachfeiern man die anderen Bestandteile vermischt hat.
Die mit dem Promotor und dem Katalysator versetzte Emulsion kann im Verlaufe von 3 bis 30 Minuten bis zu einem Gelzustand und im Verlaufe von 30 Minuten bis zu 2 Stunden bis zu einem festen Zustand, gerechnet von dem Zeitpunkt des Durchmischens ab, ausgehärtet werden, was von der Anfangstemperatur der Bestandteile, der Katalysatorkonzentration und der Promotorkonzentration abhängt. Das Härten der Emulsion kann auch dadurch in Gang gesetzt werden, daß man die Emulsion auf eine unterhalb 1000C liegende Temperatur erhitzt. Erfindungsgemäß kann man die übliche Nachhärtung von hitzehärtbaren Gegenständen bei erhöhten Temperaturen während unterschiedlicher Zeiträume anwenden .
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Die Auswahl und die Konzentration des Katalysators und des Promotors müssen in der Weise erfolgen, daß die Maximaltemperatur der aushärtenden Emulsion 1000C nicht übersteigt, zumindest bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Harz eine Festigkeit aufweist, die dazu ausreicht, dem erhöhten Dampfdruck der siedenden Abfälle zu widerstehen. Wenn die Temperatur der Emulsion 1000C übersteigt, bevor eine angemessene Härtung erfolgt ist, kann das siedende Wasser zur Folge haben, daß radioaktives Abfallmaterial aus der Emulsion entfernt wird.
Das Aushärten zu einer festen Dispersion kann in irgendeinem geeigneten Gefäß durchgeführt werden, beispielsweise einem 208 1 Faß. Man kann in Abhängigkeit von der Menge des zu verarbeitenden Abfallmaterials, der vorhandenen Vorrichtung und der Vorschriften in Bezug auf die Handhabung und den Transport des eingekapselten Abfallmaterials größere oder kleinere Behälter verwenden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Durch Vermischen der folgenden Bestandteile bereitet man einen simulierten radioaktiven Eindampfabfall: 416,5 g Wasser, 24,5 g Natriumsulfat, 4 g Trinatriumphosphat und 1 g Motoröl. Dann gibt man Cobalt-60 in der Chloridform und Cäsium-137 in der Chloridform in einer solchen Menge zu, daß sich die gewünschte Aktivitätsmenge ergibt. Der pH-Wert der Mischung wird dann mit einer Natriumhydroxidlösung auf 10,6 eingestellt.
Dann bereitet man eine Wasser-in-öl-Emulsion des radioaktiven Abfalls in der Weise, daß man zunächst ein großes Metallgefäß mit 338 g eines Vinylesterharzes und 8,45 g einer Emulsion, die 40 Gew.-% Benzoylperoxid in Dibutylphthalat enthält, beschickt und die Bestandteile gut mit einem Rührer durchmischt. Das Vinylesterharz bereitet man aus den folgenden Bestandteilen wie folgt:
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iA
.Man setzt 32,6 Gew.-Teile Diglycidyläther von Bisphenol A, der mit 8,7 Gew.-Teilen Bisphenol A gestreckt ist»j mit 1,2 Gew.-Teilen Maleinsäureanhydrid und 7,5 Gew.-Teilen Methacrylsäure um. Das yinylesterharz löst man dann in 50 Gew.-Teilen Styrol.
Anschließend gibt man langsam 422,5 g der radioaktiven Abfallzubereitung zu dem den Katalysator enthaltenden Vinylesterharz. Man rührt die Mischung mit hoher Geschwindigkeit, um eine gute Emulgierung zu erreichen. Dann versetzt man die Emulsion mit 1,125 g Dimethyltoluidin als Promotor und rührt die Emulsion während 60 Sekunden. Man gießt die Emulsion in zylindrische Kunststoffbehälter. Die in jedem Behälter vorhandene Emulsion geliert im Verlaufe von 10 Minuten und härtet im Verlaufe von 1 Stunde zu einem harten, homogenen Feststoff mit.einem Gewicht von 135 g aus, der einen Durchmesser von 4,75 cm und eine Länge von 7,3 cm aufweist. Die Temperatur der aushärtenden Emulsion übersteigt 1000C nicht.
An einer der Proben wird wie folgt ein Auslaugtest durchgeführt: ,
Man entnimmt die Probe aus dem Behälter und bringt sie in eine 473 ml-Flasche ein, die 250 ml Wasser mit einem pH-Wert von 6,5 und einer Leitfähigkeit von 10 μ,Ω/cm enthält. Man verschließt die Flasche mit einem Deckel und taucht die Probe während 1 Woche bei 200C in das in der Flasche enthaltene Wasser ein. Vor dem Eintauchen enthält die Probe 0,83 Microcurie Cobalt-60 und 0,37 Microcurie Cäsium-137. Nach der Untersuchungsdauer von 1 Woche enthält das auslaugende Wasser O7035 Microcurie Cobalt—60. und 0,017 Microcurie Cäsium-137. Die Menge des radioaktiven Cobalts und Cäsiums in dem auslaugenden Wasser beträgt 4,2 bzw. 4,6 % der Menge, die in der ursprünglichen Abfallzubereitung enthalten war.
Man entnimmt eine zweite Probe aus ihrem Behälter und unterwirft sie einer Gammastrahlung mit einer Intensität von 20 χ 10 rd (Rad) Dies entspricht der Strahlungsleistung, die 10 Curie Cobalt-60 während der Lebensdauer des Materials in einem Gesamtvolumen von 208 1 abgeben. Nach der Bestrahlung führt man in der oben be-
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schriebenen Weise einen Auslaugtest durch. Nach einer Woche enthält das auslaugende Wasser 0,033 Microcurie Cobalt-60 und 0,017 Microcurie Cäsium-137.
Beispiel 2
Man kapselt eine Probe aus Mischbettharzen, die zur Entionisierung von Wasser eines Siedewasserkernreaktors verwendet werden, in eine Wasser-in-öl-Dispersion ein. Unter Anwendung des Vinylesterharzes, des Katalysators und des Promotors, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind, vermischt man 0,78 ml der Katalysatoremulsion mit 31,2 ml des Vinylesterharzes. Zu dem den Katalysator enthaltenden Vinylesterharz gibt man 65,2 ml einer wäßrigen Aufschlämmung, die 90 Volumen-% des Mischbettharzes und 10 Volumen-% Wasser enthält. Das den Katalysator enthaltende Harz und die Aufschlämmung werden unter Bildung einer weißen Wasser-in-öl-Emulsion gut vermischt. Man versetzt die Emulsion mit 0,065 ml Dimethyltoluidin und gießt die Emulsion in Polyäthylenformen, wo man sie sich verfestigen läßt. Die Maximaltemperatur der Emulsion während des Härtens beträgt weniger als 1000C. Man erhält Proben der verfestigten Dispersion mit einem Gewicht von 24,5 g, die einen Durchmesser von 2,6 cm und eine Länge von 4,5 cm aufweisen. Eine Probe wird dem folgenden Auslaugtest unterworfen:
Man entnimmt die Probe aus ihrer Polyäthylenform und bringt sie in eine 118 ml-Flasche ein, die 85 ml Wasser mit einem pH-Wert von 6,5 und eine Leitfähigkeit von 10 μLI/cm aufweist. Vor dem Eintauchen enthält die Probe 854 Microcurie Cobalt-60 und 30 Microcurie Cäsium-137. Man verschließt die Flasche und läßt sie während 24 Stunden bei 210C stehen, wonach man die Aktivität des auslaugenden Wassers bestimmt. Man trocknet die Probe und taucht sie in 85 ml frisches Wasser ein, das den gleichen pH-Wert und die gleiche Leitfähigkeit wie das zuerst verwendete Wasser aufweist. Dieser Auslaugtest wird während 10 Tagen fortgesetzt. In der folgenden Tabelle I sind die prozentualen Mengen Cobalt-60 und Cäsium-137 in Prozent, bezogen auf die anfänglich in der Probe enthaltene Menge, angegeben, die sich in dem auslaugenden Wasser finden.
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Tabelle I % Cäsium-137
% Cobalt-60 0,0030
0,0007 0,0027
0,0010 0,0040
0,0013 0,0033
0,0012 0,0157
0,0013 0,0157
0,0013 0,0157
0,0013 0,0020
0,0007 0,0035
0,0018 0,0023
0,0011
Tag
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nach Ablauf der ersten 10 Tage hat das auslaugende Wasser insgesamt 0,0117 % des Cobalt-60 und 0,0679 % des Cäsium-137 ausgelaugt.
Beispiel 3
Man kapselt eine Probe von Diatomeenerde, die in dem Wasserreinigungssystem eines Siedewasserkernreaktors verwendet wurde,in eine Wasser-in-öl-Dispersion ein. Unter Anwendung des Vinylesterharzes, des Katalysators und des Promotors, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind, vermischt man 0,87 ml der Katalysatoremulsion mit 34,6 ml des Vinylesterharzes. Zu dem den Katalysator enthaltenden Vinylesterharz gibt man 59,5 ml einer wäßrigen Aufschlämmung aus 90 Volumen-% Diatomeenerde und 10 Volumen-% Wasser. Das den Katalysator enthaltende Harz und die Aufschlämmung werden unter Bildung einer weißen Wasser-in-öl-Emulsion gut vermischt. Zu der Emulsion gibt man 0,037 ml Dimethyltoluidin und gießt die Emulsion in Polyäthylenformen, wo man sie sich verfestigen läßt. Die Maximaltemperatur der Emulsion während des Aushärtens beträgt weniger als 1000C. Die erhaltenen Proben besitzen ein Gewicht von 22,25 g, einen Durchmesser von 2,6 cm und eine Länge von 4,2 cm. Man unterwirft die Proben dem in Beispiel 2
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beschriebenen Auslaugtest. Der Test wird während 10 Tagen durchgeführt. Vor der Untersuchung enthalten die Proben Microcurie Cobalt-60 und 69,2 Microcurie Cäsium-137.
Die Ergebnisse des Auslaugtests sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.
Tabelle II % Cäsium-137
% Cobalt-60 0,0035
0,0064 0,0017
0,0031 0,0012
0,0013 0,0011
0,0009 0,0010
0,0005 0,0010
0,0005 0,0010
0,0005 0,0008
0,0011 0,0010
0,0018 0,062
0,0088
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nach Ablauf der ersten 10 Tage hat das auslaugende Wasser insgesamt 0,0249 % des Cobalt-60 und 0,0195 % des Cäsium-137 aus der Probe ausgelaugt.
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Claims (5)

Patentansprüche
1.jVerfahren zum Einarbeiten von radioaktivem Abfall in ein
^<~~*»τ hitzehärtbares Harz, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung oder Suspension des Abfalls mit einem Vinylesterharz, einem ungesättigten Polyesterharz oder einer Mischung davon vermischt und die gebildete Wasser-in-öl-Emulsion unter solchen Bedingungen härtet, daß die Maximaltemperatur der Emulsion unterhalb 1000C gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung oder Emulsion des Abfalls mit einem Vinylesterharz vermischt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung oder Suspension des Abfalls mit einer Mischung aus einem Vinylesterharz und einem ungesättigten Polyesterharz vermischt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus einem Vinylesterharz und einem ungesättigten Polyester verwendet, die bis zu 2 Gew.-Teile des Polyesterharzes pro 3 Gew.-Teile des Vinylesterharzes enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Wasser-in-öl-Emulsion herstellt, die 30 bis 7o Gew.-% der wäßrigen Lösung oder Aufschlämmung des Abfalls enthält.
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DE19762644472 1975-10-03 1976-10-01 Verfahren zum einkapseln von radioaktiven abfaellen Ceased DE2644472A1 (de)

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