DE3142356A1 - "verfahren zum endkonditionieren von radioaktivem und/oder toxischem abfall" - Google Patents

"verfahren zum endkonditionieren von radioaktivem und/oder toxischem abfall"

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DE3142356A1
DE3142356A1 DE19813142356 DE3142356A DE3142356A1 DE 3142356 A1 DE3142356 A1 DE 3142356A1 DE 19813142356 DE19813142356 DE 19813142356 DE 3142356 A DE3142356 A DE 3142356A DE 3142356 A1 DE3142356 A1 DE 3142356A1
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Description

ALKEM GmbH Unser Zeichen
Hanau VPA 8t P 8 5 4 4 OE
Verfahren zum Endkonditionieren von radioaktivem und/oder toxischem Abfall
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Endkonditionieren von radioaktivem und/oder toxischem Abfall durch Einschmelzen in thermoplastisches Matrixmaterial unter allseitigem Einschließen von radioaktiven und/oder toxischen im Abfall enthaltenen Schadstoffen.
Ein derartiges Verfahren ist bereits in Gebrauch. Hierbei wird schwach und mittelaktiver Abfall, z. B. radioaktive Ionenaustauscher, radioaktive Kalzinate, radioaktives Tributylphosphat usw., in thermoplastisches Matrixmaterial eingeschmolzen, welches nicht radioaktives Polyvinylchlorid oder Polyäthylen sein kann. Dieses nicht radioaktive Polyvinylchlorid oder Polyäthylen wird in Granulatform bezogen und mit dem radioaktiven Abfall vermischt. Zum Einschmelzen des Abfalls passiert das Gemisch einen beheizten Extruder, aus dem das Polyvinylchlorid bzw." Polyäthylen in fließfähiger Form mit eingebundenem Abfall austritt und zu kompakten, endlagerfähigen Kunststoffblöcken gegossen wird.
Aus wirtschaftlichen Gründen besteht die Forderung, das Volumen von endzulagerndem radioaktivem Abfalls möglichst klein zu halten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren in diesem Sinne weiter zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
Wl 2 Shi / 22.10.1981
3U2356
- Tf - VPA 81 P 8 5 4 4 DE
als thermoplastisches Matrixmaterial radioaktiver· thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.
Dieser radioaktive thermoplastische Kunststoff kann selbst aktiver Abfall sein. Durch seine Verwendung als Matrixmaterial wird zwar die spezifische Radioaktivität der gewonnenen endzulagernden Kunststoffblöcke erhöht, dies kann jedoch im Rahmen der zulässigen Grenzen geschehen, so daß keine zusätzlichen Maßnahmen beim Endlagern der gewonnenen Kunststoffblöcke ergriffen werden müssen.
Andererseits wird jedoch im gleichen, von einem Kunststoffblock eingenommenen Volumen eine erhöhte Menge radioaktiven Abfalls aufgenommen.
Es ist zwar bekannt, radioaktiven Abfall zur Volumenverminderung zu verbrennen und die Asche beispielsweise in Zement einzubinden und endzulagern. Dieses Verfahren kann jedoch nicht angewendet werden, wenn der radioaktive Abfall radioaktiven halogenhaltigen Kunststoff wie z. B.
Polyvinylchlorid enthält, da beim Verbrennen eines solchen Kunststoffes Salzsäuregas erzeugt werden würde, das neutraliesiert werden müßte und als Neutralisationsprodukt eine radioaktive Salzlösung ergäbe, die ihrerseits wieder in ein endlagerfähiges festes Produkt überführt werden müßte.
Es ist günstig, den Abfall in einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld in radioaktiven thermoplastischem Kunststoff einzuschmelzen. Hierdurch wird halogenhaltiger Kunststoff im radioaktiven Abfall gleichmäßig erwärmt, so daß
die Bildung von Salzsäuregas durch lokale Überhitzung des . Abfall-Kunststoffgemisches vermieden wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
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-V- VPA P 8 Ϊ4 0Ε
- y- 81
Eine bei der Fertigung von plutoniumhaltigen Kernreaktor-Brennelementen anfallende typische heterogene radioaktive Abfallmischung kann neben anorganischen Bestandteilen folgende organische Bestandteile aufweisen:
70 Gew.-I radioaktives Polyvinylchlorid, 15 Gew.-% radioaktiver synthetischer Kautschuk, 10 Gew.-% radioaktive Zellulose und 5 Gew.-I verschiedene andere radioaktive Kunststoffe.
Diese radioaktiven organischen Abfall-Bestandteile werden in einer Schneidmühle auf eine mittlere Korngröße von 5 mm zerkleinert. Die zerkleinerten radioaktiven organischen Abfall-Bestandteile werden sodann gegebenenfalls mit anorganischen radioaktiven Abfallbestandteilen, z. B. kleineren Metallschrotten oder Glasbruch, vermengt und das Gemenge in einen Behälter aus Polytetrafluoräthylen gefüllt. Nach dem Verschließen des Behälters mit einem Deckel, der ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen besteht, wird dieser Behälter in einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld angeordnet, so daß sich das im Behälter befindliche radioaktive Polyvenilchlorid bis auf eine Temperatur von 15O0C erwärmt. Hierdurch werden nicht nur das radioaktive Polyvinylchlorid im Behälter, sondern auch die anderen radioaktiven thermoplastischen Kunststoffe zum Fließen gebracht. Diese zum Fließen gebrachten radioaktiven thermoplastischen Kunststoffe werden als Matrixmaterial wirksam. Sie umschließen allseitig, die fest gebliebenen Abfallbestandteile und die im Abfall insgesamt enthaltenen radioaktiven Stoffe. Nach dem Abschalten des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erstarrt die im Behälter aus Polytetrafluoräthylen befindliche Masse zu einem hohlraumfreien radioaktiven Kunststoffblock, der zusammen mit dem Polytetrafluoräthylenbehälter in ein Faß aus Edelstahl eingesetzt wird, das nach Verschließen mit einem Edelstahldeckel endlagerfähig ist.
' Günstigerweise wird dem radioaktiven plastischen Kunststoff
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HDE
-ir- VPA Ρ8
in der radioaktiven Abfallmischung vor dem Erhitzen in dem elektromagnetischen Hochfrequensfeld und damit vor dem Einschmelzen des radioaktiven AbfaLls eine Substanz zugesetzt, die HCl ohne Gasentwicklung bindet. Besonders geeignet als solche Substanz ist pulverförmiges Kalziumoxid, das in einer Gewichtsmenge kleiner als 1 Gew.-I bezogen auf den radioaktiven halogenhaltigen Kunststoff-Bestandteil des radioaktiven Abfalls diesem Abfall gleichmäßig beigemengt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, zur besseren Ausnutzung der kapazität des Behälters aus Polytetrafluoräthylen in diesen Behälter mehrfach hintereinander radioaktives Abfallgemenge einzufüllen und einzuschmelzen. Hierbei ist es günstig, das jeweils eingefüllte Gemenge mit Hilfe eines Preßwerkzeuges vorzuverdichten und dadurch die Zahl der Schmelzvorgänge zu reduzieren.
Auch ist es günstig, das Einschränken des radioaktiven Äbfallgemenges im Behälter aus Polytetraffluoräthylen in einer Atmosphäre über dem Abfallgemenge im Behälter durchzuführen, die einen Arbeitsdruck kleiner als 1 bar hat. Dadurch wird die Bildung von Hohlräumen im radioaktiven Kunststoffblock durch Gasblasen in der thermoplastichen Phase nach besser vermieden. Dieser Arbeitsdruck kann mit Hilfe einer Absaugpumpe erzeugt werden, die an einem Absaugstutzen des Deckels des Behälters aus Polytetraffluoräthylen angeschlossen wird.
Mit diesem Verfahren zum Endkonditionieren kann eine Dichte des organischen Anteils des endzulagernden radioaktiven Abfalls erreicht werden, die nahezu gleich der theoretischen Dichte 1,4 g/cm von Polyvinylchlorid ist und die gegenüber dem organischen Anteil des Abfallgemenges vor dem Einschmelzen eine Verdichtung um den Faktor 3-5 bedeutet.
4 Patentansprüche

Claims (4)

  1. ■Τ':·
    - y- VPA 8f P8 5 4 4 DE.
    Patentansprüche ■
    1J Verfahren zum Endkonditionieren von radioaktivem und/ oder toxischem Abfall durch Einschmelzen in thermoplastiches Matrixmaterial unter allseitigem Einbinden von radioaktiven und/oder toxischen, im Abfall enthaltenen Schadstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Matrixmaterial radioaktiver thermoplastischer Kunststoff verwendet wird. / 10
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abfall in einem elektromagnetischen Hochfrequenzfeld im radioaktiven thermoplastischen Kunststoff eingeschmolzen wird.
    20
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-
    . kennzeichnet , daß dem radioaktiven thermoplastischen Kunststoff vor dem Einschmelzen des Abfalls eine Substanz zugesetzt wird, die HCl ohne Gasentwicklung bindet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Einschmelzen in einer Atmosphäre mit einem Arbeitsdruck kleiner als 1 bar durch geführt wird.
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