DE3048543A1 - "verfahren zur endlagerreifen einbettung radioaktiver abfallkonzentrate in formfestes bitumen" - Google Patents
"verfahren zur endlagerreifen einbettung radioaktiver abfallkonzentrate in formfestes bitumen"Info
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Description
WERNER & PFLEIDERER Stgt.-Feuerbach,
18. Dezember 198ο Pat.-Es/Hl PE 7919
Verfahren zur endlagerrelfen Einbettung radioaktiver
Abfallkonzentrate in formfestes Bitumen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur endlagerreifen Einbettung radioaktiver Abfallkonzentrate in
formfestes Bitumen nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Die in kerntechnisehen Anlagen in größeren Mengen
anfallenden radioaktiven Abwässer werden üblicherweise durch Verdampfen dekontaminiert. Hierbei erfolgt
ein Aufkonzentrieren des Abwassers zu einem wässrigen Schlamm mit Salzgehalten bis ca. 4o %.
Salzarme Wässer aus Kreisläufen der Reaktoren wiederum werden mit Ionenaustauscher gereinigt, deren
Filterharze regelmäßig ausgespült werden müssen, wobei geringere Mengen radioaktiver Abwasser anfallen.
Die wässrigen Schlämme bzw. Konzentrate werden anschließend von dem größten Teil des Restwassers in
hierfür geeigneten Vorrichtungen befreit und in
einer Verfestigungssubstanz zur endgültigen Ablagerung eingebettet.
Hierbei hat sich in besonderem Maße die Verwendung von heißem Bitumen als Verfestigungssubstanz bewährt,
weil hierin Konzentrate und Harze mit ca. 60 Gew. % Salz eingebettet werden können.
Aus der DE-PS 2 24o 119 ist beispielsweise ein Verfahren zum Einbetten radioaktiv kontaminierter
Filterstoffe in Bitumen bekannt, wobei die Filterstoffe nach vorab erfolgender teilweiser Wasserabtrennung
zusammen mit radioaktivem wässerigem Fällschlamm und heißflüssigem Bitumen in eine
Schneckenmaschine zur Einbettung eingebracht werden. Hierbei werden die radioaktiven Partikel in
das Bitumen eingemischt und gleichzeitig unter Wärmezufuhr das vorhandene Restwasser durch Verdampfen
größtenteils ausgetrieben.
Die bei diesem Verfahren zur Verwendung gelangenden Bitumen erstarren bei Raumtemperatur, besitzen aber
im Verfestigungszustand aufgrund ihrer amorphen Struktur die erforderliche Elastizität um bei
stoßartigen Beanspruchungen begrenzt Verformungen zuzulassen. Dieser amorphen Struktur wegen sind
sie nur in flüssigem Zustand dosierfähig, so daß eine temperierte Flüssiglagerung erforderlich ist.
Dadurch sind für die Vorratshaltung Tanks erforderlich, die neben großem Raum- und Energiebedarf
hohe Investionskosten verursachen.
Eine Zerkleinerung und Vorratshaltung dieser Bitumenqualitäten in körniger Form ist mit erheblichen
Schwierigkeiten verbunden, da bei Vorratshaltung eine Agglomerierung auftritt wodurch eine exakte Dosierung
erschwert ist.
Es wurde schon versucht die Verklebung und Verklumpung des Bitumens durch Zugabe von Trennmitteln zu vermindern,
um dadurch eine Lagerhaltung in fester Form zu ermöglichen, was jedoch nicht den erwünschten
Erfolg brachte.
Bekannt und handelsüblich sind zwar auch pulverförmige
Hartbitumenqualitäten, die z.B. als Gießereisand Verwendung finden. Ihre Herstellung erfolgt wie
bei weicheren Bitumenqualitäten (z.B. B 15 von Shell oder Ebano 25 von Esso) in einem Destillationsprozess, wobei in einem weiteren Evakuierprozess
noch zusätzlich Kohlenwasserstofföle extrahiert werden. Hartbitumen ist für die Einlagerung radioaktiver
Abfallkonzentrate bzw. Schlämme nicht geeignet, da es Druck- und Stoßbelastungen nicht
standhält und somit nicht mit ausreichender Sicherheit deponiefähia ist.
Es wurde nun gefunden, daß sich vorteilhaft für die Vorratshaltung und Dosierung eignende Hartbitumen
zulässig auch zur Einbettung radiaktiver Abfallstoffe in der Weise heranzuziehen, indem
unmittelbar mit dem Vermengungsprozess solcher Abfallstoffe die Umwandlung des Bitumens in eine
andere Qualität erfolgt.
Dabei hat sich gezeigt, daß diese Umwandlung praktisch unmittelbar in Verbindung mit der bekannten
Verfahrensweise zur Einbettung radioaktiver Abfallstoffe im Extruder dadurch ermöglicht ist,
wenn dem Hartbitumen das bei seiner Herstellung im Extrahierverfahren entzogene Kohlenwasserstofföl
in der entsprechenden Entzugsmenge unter intensivem Mischen bei Wärmezufuhr im Extruder unmittelbar vor der Einmengung der
radioaktiven Partikel wiader zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verfahrensweise zur Einbettung radioaktiver Abfallkonzentrate aufzuzeigen, die trotz der strukturbedingten
Klebefreudigkeit des Bitumens dessen Zudosierung unter Raumtemperatur und in Festkörperform
während des Einbettungsprozesses ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen
Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Hartbitumen das aufgrund seiner geringen Penetration in eine Pulver- oder körnige Form bringbar ist, kann
bei Raumtemperatur in Gebinden gelagert werden. Es neigt nicht zur Klumpenbildung und ist demzufolge
z.B. mittels Zugabeschnecken leicht dosierbar.
Die erforderliche Umwandlung in ein Bitumen höherer Penetration kann ohne zusätzlichen Aufwand innerhalb
des Verfahransteils erfolgen, in welchem kontinuierlich die Einlagerung und Vermischung der radioaktiven
Abfallkonzentrate durchgeführt wird. Die Umwandlung erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen bis zu 2OO°C,
womit eine optimale Vermengung mit dem für diesen Zweck zugegebenen Kohlenwasserstofföl erreicht ist.
Durch die nach einem weiteren Merkmal der Erfindung er-
folgende Zugabe des Hartbitumens in einer Körnung bis zu 5 mm ist eine optimale Dosiergenauigkeit erreicht,
die eine genaue Festlegung der Qualität der Verfestigungssubstanz in Verbindung mit der zugegebenen
Menge an Kohlenwasserstofföl ermöglicht.
Die Erfindung ist nachfoloend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Verfahransbeispiels
näher erläutert.
In eine zweiwellige Schneckenmaschine 1 mit ineinandergreifenden und sich gegenseitig abstreifenden
Schneckenelementen 9 wird eingangs in dem Trichter 2a Hartbitumen z.B. der Type S llo/12o in gemahlenem
Zustand mittels einer Dosierschnecke 3 zugeführt, gleichzeitig erfolgt die Zugabe von Kohlenwasserstofföl
über die Zuführung 2b als Bitumen Auszug, sog. Fluxöl z.B. der Type S - 5273 (Wintershall)
dessen Dichte bei 15 C ca. lgr/ml und dessen Viskosität bei loo°C 29 mm2/sec beträgt. Dabei
werden in Gewichts % etwa 76 Teile Hartbitumen mit 24 Teilen Kohlenwasserstofföl in der Schneckenmaschine
1 bei einer Aufbereitungstemperatur bis zu 13O°C aufgeschmolzen und vermischt. Hierbei entsteht
eine ßitumenqualität die etwa dem oben er-
wähnten B 15 (Shell) entspricht. Stromabwärts der Mischstrecke 4, die einer Länge von
L = 3 D (Schneckendurchmesser) entst>richtr erfolgt
mittels Dosiervorrichtung 5 dosiert die Zugabe von radioaktivem Abfallkonzentrat bzw. radioaktiven Fällschlämmen.
Im Bereich der Zugabestelle für die Radionuklide ist das Hartbitumen soweit zu einem Bitumen weicher und elastischer
Struktur homogenisiert, daß die Radionuklide in eine für Endlagerung geeignete Verfestigungssubstanz eingemischt werden können. Nachfolgend wird
der Wasseranteil des Mischgutes über Entdampfungsdome größtenteils abgezogen und das Endprodukt über eine Austragsöffnung
7 in bereitstehende Endlagerbehälter 8 ausgetragen.
Aufgrund der intensiven Misch- und Scherwirkung der auf einer Welle aufgezogenen Schnecken- und Knetelemente
9 ist sowohl eine Umwandlung des Hartbitumens als auch unmittelbar die homogene Vermischung der
radioaktiven Abfallstoffe mit der aufbereiteten Verfestigungssubstanz innerhalb ein und derselben Vorrichtung
ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist dann erreicht,
- Io -
wenn bei ärmerer Einstellung der Mengenströme Fluxöl zu Hartbitumen auch etwas härtere Bitumenqualitäten
als z.B. das erwähnte, handelsübliche B 15 hergestellt werden. Diese härteren Bitumenqualitäten
werden als Verfestigungssubstanz besonders dann bervorzugt, wenn die zu verarbeitenden
radioaktiven Abfallstoffe ein hohes Aktivitätsniveau aufweisen bzw. während der Endlager-
|, periode eine hohe integrale Dosisleistung er
warten lassen.
Claims (4)
- WERNER & PFLEIDERER Stgt.-Feuerbach,18. Dezember 198ο Pat.-Es/Hl - PE 7919Patentansprüche^J Verfahren zur endlagerreifen Einbettung radioaktiver Abfallkonzentrate in formfeste Bitumen durch kontinuierliche Aufbereitung von Abfällen aus kerntechnischen Anlagen in einem Extruder unter kontinuierlicher Ausdampfung des Wassers und Einmischen des Konzentrats in Bitumen als Verfestigungssubstanz für die unmittelbare Ablagerung in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß als Verfestigungssubstanz eingangs des Extruders ein Hartbitumen und ein Kohlenwasserstofföl als Komponenten dosiert eingebracht sowie längs einer Mischstrecke unter Wärmezufuhr zu duktilem Bitumen aufbereitet werden, in welches stromabwärts der Fällschlamm zugegeben und unter Ausdampfung seines Wasseranteils homogen eingemischt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch crekennzeichnet, daß die Aufbereitung der Komponenten der Verfestigungss'folgt.gungssubstanz bei Temperaturen bis zu 200°C er-
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Hartbitumen in Form eines riesel-fähigen Peststoffes mit einer Körnung bis 5 mm zugegeben wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten im Verhältnis von mindestens 3 Teilen Hartbitumen zu einem Teil Kohlenwasserstofföl zugegeben werden.
Priority Applications (5)
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