DE2910878C2 - Vorrichtung zum Vermischen bioschädlicher Abfälle mit einem Bindemittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung sich selbst erhitzender radioaktiver Materialien, insbesondere zur Lagerung bestrahlter Brennelemente aus Kernreaktoren, die gegebenenfalls in Behaeltern eingeschlossen sind. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Betongehaeuse mit Zu- und Abluftschaechten zur Naturkonvektion des Kuehlmediums und einem oder mehreren Lagergestellen zur Aufnahme der radioaktiven Materialien. Die Neuerung besteht darin, dass die Aufnahmepositionen in den Lagergestellen horizontal angeordnet sind. Die Vorrichtung hat den Vorteil einer besseren Kuehlung des Lagergutes, da diese bei horizontaler bzw. auch gering in der Waagerechten geneigter Lagerung wesentlich effektiver erfolgt als bei vertikaler Lagerung. Das Lagergut wird auf seiner ganzen Laenge mit Kuehlmedium gleicher Temperatur beaufschlagt, eine Temperaturverteilung tritt nur laengs des Umfanges der die aktiven Materialien enthaltenden Behaelter auf.ermindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermischen bioschädlicher Abfälle mit einem Bindemittel, wobei die Abfälle pumpfähig und insbesondere radioaktiv sind, mit einem eine Mittelachse aufweisenden Behälter zur Aufnahme der Abfälle und des Bindemittels, und mit mindestens einem in dem Behälter angeordneten, zur Vermischung des Mischguts dienenden Mischelement, das mit dem Behälter fest verbunden ist.

Es ist bekannt, radioaktive Abfallstoffe durch Vermischen mit geeigneten Bindemitteln, vorzugsweise mit Zement in eine feste zur Endlagerung geeignete Form zu überführen.

Eine besonders gute Durchmischung läßt sich dabei in Intensivmischern erreichen, von denen der radioaktive Zementbrei in Fässer abgefüllt wird. Nachteilig an diesem Mischprinzip ist die Verteilung der Kontamination über den Misch- und Abfüllprozeß bis zum Endlagerfaß.

Es ist auch bekannt, den Trockenzement direkt im Endlagerfaß vorzulegen, die Abfälle einzupumpen oder einzusaugen und die Durchmischung im Endlagerfaß vorzunehmen. Dieser Mischvorgang kann wegen der hohen auftretenden Rührkräfte einerseits und der Notwendigkeit zur homogenen Durchmischung andererseits nicht mit einem einfachen Rührvorgang bewältigt werden. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen.

Bei einem Lösungsweg erfolgt die Durchmischung zonenweise mit einem Planetenmischer, wobei die Rührzone über den ganzen Umfang des Fasses wandert. Ein Nachteil dieses Mischprinzips ist die mögliche Verschleppung von Kontamination, weil die gesamte Faß-5 Oberfläche frei bleiben muß und am Rührer beim Herausziehen aus dem Faß radioaktiver Zementbrei haften bleibt. Es sind daher Zusatzmaßnahmen erforderlich, nämlich das exakte Anpassen des Faßrandes an eine darüberliegende heiße Zelle und das gesonderte Reinigen des Rührers in gewissen Abständen.

Es wurde daher in der DE-OS 27 20 342 vorgeschlagen, pumpfähige radioaktive Abfälle zusammen mit dem Bindemittel in einen eine Mittelachse aufweisenden Behälter zu geben, der mit einem mit dem Behälter verbundenen Mischelement versehen ist. Nachteilig an dieser Vorrichlungist die Notwendigkeit.die radioaktiven Abfäiledurch eine Drehkupplung zu fördern. Ferner muß bei dem dort beschriebenen Mischprinzip ein nicht unerheblicher Freiraum verbleiben, damit die Homogenität der Endmischung gewährleistet bleibt. Weiterhin können keine Standard-Fässereingesetzt werden.

Mit einfachen, einachsigen Rührern, die fest am Faßboden gelagert und zeriiiieri sind, lassen sich insbesondere Verdampferkonzentrate und Filterschlämme nicht homogen zementieren, da sich aufgrund der mangelnden Durchmischung im Bereich der Rührerachse Klumpen bilden, die sich beim Rühren mitdrehen und nicht mehr aufgelöst werden.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

jo eine möglichst einfach gebaute, stabile und billige Vorrichtung zu schaffen, wobei ohne die Aufwendung hoher Rührkräfte eine gu.'f Durchmischung des Behälterinhalts möglich ist und auch an den Wandungen des Behälters eine homogene Durchmischung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Mittelachse des Behälters eine Stange fest mit dem Behälter verbunden ist, daß in dem Behälter mindestens zwei gegeneinander versetzte Rührarme angeordnet sind, daß die Rührarme mit ihrem einen Ende an einer oberen hohlen Welle und mit ihrem anderen Ende an einer unteren hohlen Welle -,.•i'ien geschlossenen Rahmen bildend befestigt sind, wobei die beiden Wellen von der Stange geführt werden, und daß das Mischelement in dem Freiraum zwischen den beiden hohlen Wellen an der Stange befestigt ist.

Die Rührarme weisen vorteilhafte waagerechte und schräge Rahmenteile auf, an denen weitere Mischelemente befestigt sind. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den parallel zur Seitenwand und zum Boden

so des Behälters verlaufenden Teilen der Rührarme maximal 2 cm, insbesondere 1 cm.

Als besonders vorteilhaft haben sich die im Freiraum zwischen den Rührarmen an der Starrachse angebrachten feststehenden Mischelemente erwiesen. Diese Mischelemente drehen sich während des Rührvorgangs nicht mit. Damit wird die Bildung undurchmischter Zementklumpen in der Faßmitte wirksam unterdrückt. Der Rührvorgang führt deshalb zu einem homogenen Endprodukt. Die Rahmenteil bestehen vorzugsweise aus Rohr- und Flachmaterial und die an der Stange und an den Rührarmen befestigten Mischelemente bestehen vorzugsweise aus Flacheisen.

Zu den weiteren Vorteilen dieser Vorrichtung gehört, daß selbst bei hoher Trockenzementvorlage (bis zu 95 VoL-%) die gesamte Flüssigkeitscharge innerhalb von wenigen Minuten in das Endfaß eingepumpt werden kann, ohne daß es zur Überfüllung des Fasses kommt. Die Eindringgeschwindigkeit des Flüssigabfalls

in den Trockenzement und die vertikale Durchmischung wird durch die an den Rührarmen angebrachten Mischelementen zusätzlich verbessert. Damit bleiben die zur Homogenisierung der Mischung erforderlichen Rührkräfte so niedrig, daß sie von dem Antriebsaggregat ohne Schwierigkeiten aufgebracht werden. Durch die axiale Führung des beweglichen Teils mit der Starrachse können z. B. von einem 400-l-Faß-Rührer Drehmomente bis 375 kpm ohne mechanische Verformung aufgenommen werden. Bei einem maximalen Abstand der Rührarme zur Faßwand von 2 cm werden keine undurchmischten Randzonen erzeugt. Besonders vorteilhaft ist, daß durch eine entsprechende Anpassung der Rührergeometrie alle üblichen Standardfässer zur Konditionierung eingesetzt werden können.

Einen zusätzlichen Vorteil ermöglicht der Antrieb dieses Rührwerks mit einem stufenlos regelbaren Hydraulikantrieb. Der Druck am Hydraulikantrieb zeigt einen für das Mischprinzip charakteristischen Verlauf. Nach einem steilen Anstieg durch das zwischenzeitliche Auftreten einer sehr zähen Phase wird deren weitere Durchmischung mit zugeführtem wä&rigen Abfall als Abnahme bis zu einem niedrigen Endwert sichtbar, bei Druckkonstanz ist die Mischung homogen. Damit ist eine Kontrolle des Mischvorgangs und eine Zeitersparnis durch frühzeitige Beendigung möglich. Als Ergebnis werden für 200- und 400-1-Fässer bei einer Volumenausnutzung von 90—95% Rührzeiten von 8—12 min erreicht.

Anhand der Abb. 1 und Il wird schematisch in bei- so spielhafter Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert:

A b b. 1 zeigt den Schnitt eines 400-1-Fasses in Frontansicht mit den Anschlußleitungen, Rührerantrieb, Zwischendeckel und dem Rührwerk. J5

A b b. Il zeigt den Verlauf des Drucks am Hydraulikaggregat in Abhängigkeit von der Rührzeit.

An das 400-1-Endlagerfaß (1) mit einer Trockenzementvorlage werden durch Absenken eines stufenlos in der Höhe verstellbaren Schlittens (2) der Rührerantrieb (3), die Zufuh. - und Abluftleitung (4) und die Überfüllsicherung am Zwischendeckel (5) angekoppelt. Der Rührer, bestehend aus einem frei beweglichen Teil (6) und einem feststehenden Teil (7), befindet sich bereits im Faß und wird nach der Ankopplung in Betrieb genommen. Die starre Mittelachse (7) ist auf einer Grundplatte am Faßbod^n befestigt. Der bewegliche Teil (6) des Rührers besteht aus einem geschlossenen Rahmen (10) mit zwei oder mehreren gegeneinander versetzt angeordneten Rührerarmen und einer unterbrochenen höh- so len Mittelachse (11).

Zur Verbesserung der vertikalen Durchmischung wurde am führer jeweils I Flacheisen (8) am waagerechten und schrägen Teil der Rührarme befestigt. Die Zwangsmischling in der Faßmitte wird durch das starre Mischelement (9). vorzugsweise ebenfalls ein Flacheisen, bewirkt. Bei einer Umdrehungszahl des drehbaren Teils (6) von 82 UpM wurden innerhalb von 3.5 min 240 I eines Flüssigabfalls, der aus Kieselgurschlamm (25% Trockensubstanzgehalt) bestand, kontinuierlich in bo das Faß eingepumpt. Das Druck/Zeit-Diagramm ist in A b b. Il dargestellt. Nach 3 min stellte sich ein maximaler Druck von 90 bar ein. Nach 8 min war der Mischvorgang beendet. Es wurde ein homogenes klumpenfreies Endprodukt erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtungzum Vermischen bioschädlicher Abfälle mit einem Bindemittel, wobei die Abfälle pumpfähig und insbesondere radioaktiv sind, mit einem eine Mittelachseaufweisenden BehälterzurAufnahmeder Abfälle und des Bindemittels, und mit mindestens einem in dem Behälter angeordneten, zur Vermischung des Mischgutes dienenden Mischelement, das mit dem Behälter fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse des Behälters eine Stange (7) fest mit dem Behälter verbunden ist, daß in dem Behälter mindestens zwei gegeneinander versetzte Rührarme (10) angeordnet sind, daß die Rührarme mit ihrem einen Ende an einer oberen hohlen Welle und mit ihrem anderen Ende an einer unteren hohlen Welle einen geschlossenen Rahmen bildend befestigt sind, wobeidie beiden Wellen vonder Stange geführt werden, und daß das Mischelemen t (9) in dem Freiraum zwischen den beiden hohlen Wehen an derStangebef estigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,'dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarme (10) aus Rohr- oder Flachmaterial bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührarme (10) waagerechte und schräge Rahmenteile aufweisen und daß an diesen weitere Mischelemente (8) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Stange (7) und an den Rührarmen (10) befestigten Mischelemente (9 bzw. 8) aus Flacheis: .n bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den parallel zur Seitenwand und zuw Bo^en des Behälters verlaufenden Teilen der Rührarme maximal 2 cm beträgt.