DE2844608C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/20—Disposal of liquid waste
- G21F9/22—Disposal of liquid waste by storage in a tank or other container
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- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lagern flüssi
ger, radioaktiver Abfallstoffe, wie es durch die GB-PS
11 29 342 bekannt ist.
Flüssige Abfallstoffe aus der Aufarbeitung von Kernbrenn
stoffen sind korrosiv, selbsterhitzend und radioaktiv.
Bei ihrer Lagerung entsteht durch Radiolyse u. a. Wasser
stoff und Sauerstoff. Es können explosions- und detona
tionsfähige Knallgasgemische entstehen; es wird erheb
liche Wärme frei. Darüber hinaus bilden sich Sedimente.
Zum Vermeiden explosions- und detonationsfähiger Knall
gasgemische werden bei bekannten Verfahren die flüssi
gen radioaktiven Abfallstoffe mit Luft oder Stickstoff
begast. Ein Teil der Spülgase wird dabei zum Emulgieren
der Sedimente verwendet. Die sich durch den radioaktiven
Zerfall bildende Wärme wird durch indirekte Kühlung
über die Behälterwand und zusätzliche Wärmetauschflä
chen im Behälter abgeführt.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß mit dem
Spülgas große Mengen radioaktiven Materials in die At
mosphäre ausgetragen werden. Das Spülgas wird zwar ge
filtert, da aber keine 100%ige Filterwirkung zu errei
chen ist, ist die freigesetzte Radioaktivität eine er
hebliche Umweltbelastung. Diese Umweltbelastung wächst
mit zunehmender Spülgasmenge. Je größer die Spülgas
menge, desto mehr Filtermaterial muß auch entsorgt
werden.
Ein weiterer Nachteil ist die indirekte Kühlung an Kühl
flächen. Die Kühlflächen, insbesondere die in die Be
hälter hängenden Innkühler in Form von Glatt- und/oder
Rippenrohren mit zahlreichen Schweißnähten sind der Kor
rosion durch die flüssigen Abfallstoffe ausgesetzt. Um
das Risiko von Ausfällen durch Korrosionsschäden zu ver
mindern, werden die Behälter mit mehreren voneinander
getrennten Kühlsystemen ausgerüstet, von dem jedes die
volle Kühlleistung aufnehmen kann. Nachteilig bei sol
chen Kühlsystemen wirkt sich auch das Sedimentieren
der Sedimente auf ihre Oberfläche aus, wodurch die Kühl
wirkung vermindert wird und es zu unerwünschten radio
aktiven und thermischen Belastungsspitzen kommen kann.
Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit von störan
fälligen Energiequellen, mit deren Hilfe u. a. die zur
Durchführung der bekannten Verfahren erforderlichen
Pumpen und Gebläse angetrieben werden müssen.
Die voranstehend geschilderten Nachteile treffen grund
sätzlich auch für das bekannte Verfahren gemäß der
GB-PS 11 29 342 zu. Im übrigen ist in dieser Patent
schrift die Entstehung von Knallgas nicht erwähnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermei
dung der beschriebenen Nachteile ein Verfahren zum
Lagern flüssiger, radioaktiver Abfallstoffe zu schaf
fen, bei welchem insbesondere auch bei Störfällen,
d. h. bei Ausfall von Pumpen und Gebläsen, eine aus
reichende Kühlung sichergestellt ist, und bei welchem
die Abgasmenge nur einen Bruchteil der im System vor
handenen Gasmenge beträgt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbe
griff des Anspruchs 1 genannten Verfahren durch die
im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale.
Die Siedekühlung kann durch Sieden der flüssigen Ab
fallstoffe und/oder des Kondensats erreicht werden,
und mit dem bei der Siedekühlung entstehenden Dampf
kann das durch die Radiolyse entstehende Knallgasge
misch verdünnt werden.
Das Knallgas selbst kann katalytisch zu Wasser rekom
biniert werden. Dabei ist es zweckmäßig, das Knallgas
vor der katalytischen Rekombination im Dampf-Knallgas-
Gemisch durch Teilkondensation des Dampfes anzureichern.
Das Dampf-Knallgas-Gemisch kann vor der Rekombination
des Knallgases, vorzugsweise durch die bei der Rekom
bination entstehende Wärme - erhitzt werden.
Ferner ist es zweckmäßig, das Knallgas in zwei Stufen
katalytisch zu rekombinieren, wobei zwischen den Stu
fen das Dampf-Knallgas-Gemisch teilweise kondensiert
und mit der bei der Rekombination in der letzten Kata
lysatorstufe entstehenden Wärme das in die erste Stufe
einströmende Gasgemisch erhitzt wird.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß das den Lagerbehäl
ter verlassende Dampfgemisch als Kondensat und gege
benenfalls als Spülgas in den Lagerbehälter zurückgeführt
wird. Das Kühlsystem funktioniert völlig unabhängig von
äußerer Energie. Die geringen nicht kondensierbaren
Anteile des Dampf-Gasgemisches werden als Spülgas und
zur Blasenrührung des Lagerbehälters zur Vermeidung
von Sedimentationen benutzt. Radiolytisch entstehende
Stickoxide und Salpetersäuredämpfe können, wenn ge
wünscht, aus dem Dampf-Gasgemisch oder vom Kondensat
abgetrennt werden.
Da der Siedepunkt des Kondensats in der Regel tiefer
liegt als der der flüssigen Abfallstoffe, kann es vor
teilhaft sein, lediglich durch Sieden des Kondensats
zu kühlen. Das Hochreißen radioaktiver Tröpfchen aus
den flüssigen Abfallstoffen in den Dampfraum des Lager
behälters wird vermieden. Nimmt man die Wand des Lager
behälters als Wärmetauschfläche, an deren Außenseite
das Kondensat verdampft wird, so wird im Innenraum
eine Konvestitionsströmung erzeugt, die der Sedimen
tation von Feststoffteilchen entgegengerichtet ist.
Der durch die Kondensatverdampfung entstehende Dampf
wird als Verdünnungsgas verwendet. Die Verdampfung
des Kondensats kann auch innerhalb der flüssigen Ab
fallstoffe in entsprechenden wärmetauschenden Einbauten
vorgenommen werden. Da der Dampf in den Lagerbehältern
münden kann, brauchen hier keine Anforderungen an die
Dichtigkeit eines solchen Austauschsystems gestellt
werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Abbildung
in beispielsweiser Ausführung näher erläutert.
Der radioaktive, flüssige Abfallstoff befindet sich im
Lagerbehälter (1), der vorzugsweise birnenförmig ge
staltet ist. Die entstehende Zerfallswärme wird durch
Siedekühlung abgeführt und das durch Radiolyse entste
hende Knallgas mit dem beim Sieden entstehenden Dampf
verdünnt. Das Dampf-Knallgas-Gemisch wird über Leitung
(2), in der Detonationssperren (3) angeordnet sein kön
nen, einem ersten Wärmetauscher (4), dem ein Kondensator
(5) vorgeschaltet sein kann, zugeführt. Von dort gelangt
das Dampf-Knallgas-Gemisch gegebenenfalls über einen
elektrischen Erhitzer (6) in die erste Oxidations-Kata
lysatorstufe (7). Das die erste Oxidations-Katalysator
stufe (7) verlassende, an Knallgas verarmte Gemisch ge
langt in einen nachgeschalteten Wärmetauscher (8) und
von dort über Leitung (9) in den Katalysator (10). Das
den Katalysator (10) verlassende, an Knallgas ange
reicherte Gasgemisch gelangt über Leitung (11) in den
Wärmetauscher (8) wo es erhitzt wird, um schließlich in
einen zweiten Oxidations-Katalysator (12) zu gelangen.
Das den zweiten Oxidations-Katalysator (12) verlassende,
an Knallgas verarmte Gasgemisch wird über Wärmetauscher
(4) und Leitung (13) in den Kondensator (14) geleitet.
Das in den Kondensatoren (5), (10) und (14) anfallende
Kondensat wird über Leitungen (15), (16) und (17) in den
Lagerbehälter (1) zurückgeführt. Der nicht kondensierte
Teil des Gasgemisches wird über Leitung (18) als Spülgas
in den Lagerbehälter (1) zurückgeführt. In Leitung (18)
können Gebläse (19) und (20) sowie ein Gasbehälter (21)
angeordnet sein. Gebläse (19) senkt dann im Lagerbehäl
ter (1) den Druck ab. Eine Druckabsenkung, die zu einer
Siedepunktserniedrigung bis etwa 45°C führen kann, ver
ringert die Korrosionsgefahr in der Anlage. Die Konden
satoren (5), (10) und (14) sind an einen Kühlkreislauf
(22), (23) - doppelt gestrichelt dargestellt - ange
schlossen. Im Kühlkreislauf (22), (23) kann ein Wärme
tauscher (24) angeordnet sein, der über einen Sekundär
kreislauf (25) mit einem Kühlmittelreservoir (26), z. B.
einem Teich, verbunden ist. (27) deuten Schutzmaßnahmen
für Wärmetauscher (24) und Sekundärkreislauf (25) an.
Die Kühlkreisläufe können bei Störfällen inhärent durch
Thermosyphonwirkung arbeiten.
Claims (5)
1. Verfahren zum Lagern flüssiger, radioaktiver
Abfallstoffe aus der Aufarbeitung von Kernbrennstoffen,
wobei gegebenenfalls Knallgas durch Radiolyse entsteht,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß man die in den flüssigen Abfallstoffen entstehen de Zerfallswärme durch Siedekühlung abführt, den dabei entstehenden Dampf kondensiert und das Kondensat in das Lager für die flüssigen Abfallstoffe zurückführt,
- - daß man mit dem bei der Siedekühlung entstehenden Dampf das Knallgas verdünnt,
- - daß das Knallgas katalytisch rekombiniert wird, und
- - daß die entstehende Zerfallswärme durch Siedekühlung bei vermindertem Druck abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß vor der Rekombination des Knallgases
das Knallgas im Dampf-Knallgas-Gemisch durch eine
Teilkondensation angereichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Rekombination des Knall
gases das Dampf-Knallgas-Gemisch erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Dampf-Knallgas-Gemisch durch die bei
der Rekombination des Knallgases entstehende Wärme
erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Knallgas in zwei Stufen katalytisch
rekombiniert wird, wobei zwischen den Stufen das Dampf-
Knallgas-Gemisch teilweise kondensiert wird und mit
der bei der Rekombination in der letzten Katalysator
stufe entstehenden Wärme das in die erste Stufe einströ
mende Gasgemisch erhitzt wird.
Priority Applications (7)
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DE19782844608 DE2844608A1 (de) | 1978-10-13 | 1978-10-13 | Verfahren zum lagern fluessiger, radioaktiver abfallstoffe |
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GB7935529A GB2034510B (en) | 1978-10-13 | 1979-10-12 | Storing liquid radioactive wastes |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HESKY, HANS, DR., 3000 HANNOVER, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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