EP1089296A1 - Vorrichtung für die Handhabung radioaktiv dotierter Abwässer - Google Patents

Vorrichtung für die Handhabung radioaktiv dotierter Abwässer Download PDF

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EP1089296A1
EP1089296A1 EP00116503A EP00116503A EP1089296A1 EP 1089296 A1 EP1089296 A1 EP 1089296A1 EP 00116503 A EP00116503 A EP 00116503A EP 00116503 A EP00116503 A EP 00116503A EP 1089296 A1 EP1089296 A1 EP 1089296A1
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waste water
radioactivity
collection
tanks
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Hubert Dipl.-Ing. Kaluza
Christian Dipl.-Ing. Sporn
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Triton-Format Schiffstechnik Umweltschutzsysteme GmbH
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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

Definitions

  • the invention relates to a device for the Handling radioactive doped waste water, in particular by radionuclides in medical therapy and Diagnostics, via decay systems with intermediate storage of waste water in collection tanks and finding the approved radioactivity before being discharged into a Sewerage.
  • radionuclides that are used metabolic diseases (functional diagnostics) or local defects (localization diagnostics) too diagnose or inflammation or malformation to be able to target therapy.
  • the patient applied radionuclides are predominantly based on eliminated naturally.
  • JOD-131 is the very low activity concentration of 7 Bq per liter.
  • the necessary decay times are usually at least 16 HWZ, ie around 130 days for JOD-131.
  • the decay factors have powers of 10 -5 or 10 -6 .
  • the object of the invention is to provide a device generic type to improve with little Effort a relatively accurate capture of the content of To enable collection containers in a simple manner and make optimal use of a limited storage capacity, to optimize medical treatment, as well as a Compliance with the specified regulations enable.
  • the waste water can be fed to a buffer tank with the interposition of a measuring tank an integrated probe for radioactivity and / or Nuclide determination in a collection tank can be emptied in batches and that the determined Measurement data of an assigned control and computing unit for volume and activity accounting of the Collecting tanks can be fed, in comparison to one set radioactivity after a in advance Calculable cooldown of the collecting tank can be emptied is.
  • the measured values are compared to a subsequent one Activity measurement by many before the cooldown ends Orders of magnitude higher, the statistics of stochastic Events radioactivity is significantly better. It there are much greater measuring accuracies and skillful disposition of the chosen collection tanks higher and wastewater and activity throughputs or shorter storage times also achieved.
  • An advantageous training is that several Collection tanks are arranged in parallel.
  • the arranged in parallel Collection tanks each for different heights Activities and / or different nuclides arranged and can be loaded via the control and computing unit are.
  • a favorable training is created in that the buffer tank is designed as part of a vacuum system is.
  • the measurement data of Measuring tanks can be fed into the control and computing unit, the radioactivities and / or nuclides of the ingested Wastewater from the collection tank is balanced and after a predetermined decay time via a computer program Derivation after reaching the set values is controllable.
  • the feces are considered Waste water from a toilet 30 a buffer tank 1 fed.
  • the buffer tank 1 is either as Gravity tank or vacuum tank executed.
  • the waste water in a measuring tank 19 transferred to an integrated measuring probe 20 for Has radioactivity determination.
  • the corresponding Measured values are sent to a control and computing unit 31 fed and processed.
  • the Measuring tank 19 emptied and the waste water is thus a selected collection tank 32 in batches supplied, now the required measurement before Start of storage was carried out.
  • the on this Way in the collection tank 32 captured nuclides and Activities are therefore necessary Cooldown over the control and computing unit 31 in calculable in advance.
  • the control and computing unit 31 is in accordance with the Preset requirements, and in a known manner becomes a necessary valve and pump control performed.
  • valve positions are detected and valve controls carried out according to the program become.
  • the entire system is controlled by a PLC control that simplifies handling and management switched on a PC visualization becomes.
  • a buffer tank 1 is placed under vacuum.
  • An in the circuit switched on ball valve 10 of the Pump line is open as well as with a Check valve 9 provided and the air is over a filter 14 and a heat exchanger 29 for Warming the air to prevent one Pumped off condensate. Possibly nevertheless emerged Condensate is returned to the buffer tank.
  • the Pressure conditions in the buffer tank 1 are indicated by a Pressure switch 7 regulated.
  • the resulting vacuum is indicated by a manometer 6.
  • One in this Measuring line arranged solenoid valve 8 is only for Making an external connection open when the Buffer tank 1 via an open gate valve 11 is pumped out with a sewage pump 3 in total.
  • the waste water reaches an open ball valve 4 an inlet 5 in the buffer tank 1, the Gate valve 11 is closed.
  • the buffer tank 1 has sensors 15, 16 and 17 for the Level, the sensor 15 being used for the measurement sufficient filling indicates, the sensor 16 the lower Level and sensor 17 reports the overfill.
  • the Solenoid valves 24 and 25 for filling in the Connecting lines of the measuring tank 19 opened.
  • a metering pump 18 is used, if there is no natural level compensation.
  • the valves 24 and 25 closed and via the measuring probe 20 the activity is determined.
  • the Measuring container 19 can also with compressed air, which is introduced directly via the valve 22, in the Empty the pipeline to the collecting tank 32.
  • the measuring volume of the measuring tank 19 can be smaller than the volume of the entire pipe content up to Collection tank 32, so this may occur measured volume only with the next batch in the Collection tank 32 a.

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Abstract

Bei derartigen Abklinganlagen ist vorgesehen, daß das Abwasser einem Puffertank zuführbar ist, der unter Zwischenschaltung eines Meßtanks mit einer Meßsonde zur Radioaktivitäts- und/oder Nuklidbestimmung in einem Sammeltank entleerbar ist. Die ermittelten Meßdaten werden einer zugeordneten Steuer- und Recheneinheit zur Volumen- und Aktivitätsbilanzierung des beschickten Sammeltanks zugeführt. In dieser Steuer- und Recheneinheit wird ein Abgleich zu einer eingestellten Radioaktivität nach einer Abklingzeit vorgenommen und der Sammeltank dann entleert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Handhabung radioaktiv dotierter Abwässer, insbesondere durch Radionuklide bei der medizinischen Therapie und Diagnostik, über Abklinganlagen mit Zwischenlagerung von Abwässern in Sammeltanks und Feststellung der zugelassenen Radioaktivität vor Ableitung in eine Kanalisation.
Es besteht im Krankenhausbereich in der Humanmedizin das Problem der Entsorgung der bei den Behandlungen anfallenden offenen Radionuklide, die verwendet werden, um Stoffwechselerkrankungen (Funktionsdiagnostik) oder lokale Defekte (Lokalisationsdiagnostik) zu diagnostizieren oder Entzündungen oder Mißbildungen gezielt therapieren zu können. Die dem Patienten applizierten Radionuklide werden überwiegend auf natürlichem Wege ausgeschieden.
Die Aktivitäten haben teilweise erhebliche Größenordnungen, insbesondere werden bei höheren regelmäßigen Patientenanzahlen und ganz besondersbei therapeutischer Anwendung beträchtliche Aktivitäten akkumuliert, mit denen die Umwelt beständig belastet wird.
Zulässige Umweltbelastungen sind in der StrSchV (Strahlenschutzverordnung) festgelegt. Die Genehmigungsbehörden für den Umgang mit radioaktiven Stoffen nennen individuell festgelegte Werte in ihren Zulassungen.
Die Vorschriften regeln, daß derjenige, welcher eine Genehmigung für den Umgang mit Radionukliden besitzt und den Umgang durchführt, sicherzustellen hat, daß die in der StrSchV oder der Umgangsgenehmigung genannten Werte eingehalten, insbesondere nicht überschritten werden und diese nach dem Stand von Wissenschaft und Technik so niedrig wie möglich und wirtschaftlich vertretbar gehalten werden.
Die regelmäßige Bilanzierung aller vom Lieferanten erhaltenen, an Patienten applizierten oder im Labor verbrauchten Nuklide und Aktivitäten und aller intern oder extern an die Umwelt abgegebenen Radioaktivitäten weist generell sowohl in der Diagnostik wie in der Therapie bei praktisch allen Institutionen beträchtliche Mängel auf. Hierbei kann das Argument, es handele sich fast immer um kurzlebige (kurze Halbwertzeiten) Nuklide, nicht akzeptiert werden, da ja ein ständiger Nachschub erfolgt und dieser höher sein kann als der physikalisch-radioaktive Zerfall.
Nur für Therapieabteilungen bestehet die unumgängliche Vorschrift, Fäkalien und auch Wasch- oder Duschwasser aufzufangen und mindestens solange zu lagern, bis die höchste zulässige Aktivitätskonzentration und bis für alle hierbei abgelassenen Abwässer im Jahr eine Gesamtaktivität unterschritten wird.
Es ist bekannt, daß die Aktivitäten der in Sammelbehältern gelagerten Abwässer vor dem Ablassen durch einzelne Probenentnahmen oder durch kontinuierliche Durchflußmessung während eines kompletten Umpumpvorgangs oder durch großvolumige Detektoren jedes Sammeltanks ermittelt werden. Es handelt sich beispielsweise bei JOD-131 um die sehr geringen Aktivitätskonzentrationen von 7 Bq pro Liter. Sowohl bei der Probenentnahme als auch bei der Durchflußmessung oder der "Gesamt"-Messung entstehen ganz erhebliche Meßunsicherheiten infolge der sehr geringen Aktivitätskonzentrationen, der Inhomogenität der Fäkalien oder der ungenügenden Verweildauer des Volumenelementes im Durchflußzähler oder der nicht kalkulierbaren Selbstabsorption im Medium Fäkalie bei der "Gesamt"-Messung. Die notwendigen Abklingzeiten betragen in der Regel mindestens 16 HWZ, d.h. bei JOD-131 rund 130 Tage. Die Abklingfaktoren haben Potenzen von 10-5 oder 10-6.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu verbessern, um mit geringem Aufwand eine relativ genaue Erfassung des Inhaltes von Sammelbehältern auf einfache Weise zu ermöglichen und eine beschränkte Lagerkapazität optimal auszunutzen, den medizinischen Umgang zu optimieren, sowie eine Einhaltung der vorgegebenen Bestimmungen zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Abwasser einem Puffertank zuführbar ist, der unter Zwischenschaltung eines Meßtanks mit einer integrierten Meßsonde zur Radioaktivitäts- und/oder Nuklidbestimmung in einen Sammeltank chargenweise entleerbar ist und daß die ermittelten Meßdaten einer zugeordneten Steuer- und Recheneinheit zur Volumen- und Aktivitätenbilanzierung des Sammeltanks zuführbar sind, wobei im Abgleich zu einer eingestellten Radioaktivität nach einer im Voraus errechenbaren Abklingzeit der Sammeltank entleerbar ist.
Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die zugeführten Abwässer zum Sammeltank und ihre Aktivitäten genau erfaßbar sind. Durch die Messung vor Beginn der Lagerung sind somit die aufgefangenen Nuklide und Aktivitäten explizit bekannt. Die notwendige Abklingzeit ist unmittelbar vorauskalkulierbar; damit wird auch der Umfang des genehmigten Umgangs mit Radionukliden zu jeder Zeit im voraus konkret beschränk- oder erweiterbar.
Die Meßwerte sind gegenüber einer nachträglichen Aktivitätsmessung vor Abschluß der Abklingzeit um viele Größenordnungen höher, die Statistik der stochastischen Ereignisse Radioaktivität ist signifikant besser. Es ergeben sich viel größere Meßgenauigkeiten und geschickte Disposition der gewählten Sammeltanks werden höhere und Abwasser- und Aktivitätendurchsätze oder auch kürzere Lagerzeiten erzielt.
Da die Gesamtaktvitäten der großen Sammeltanks im voraus genau berechnet werden, kann darauf verzichtet werden, in den Abwässern vor dem Abpumpen durch Rühr- oder andere Mischverfahren eine sicher homogene Aktivitätenverteilung zu erzwingen, wie es bei nachträglichen Meßverfahren unumgänglich notwendig, aber in der Praxis realistisch nicht erreichbar ist.
Die rechtzeitige Kalkulation mit verschiedenen Nukliden und unterschiedlichen Aktivitäten macht es möglich, die Beschickung der Sammeltanks der Anlage selektiv und nicht zyklisch zu wählen.
Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß mehrere Sammeltanks parallel angeordnet sind. In Weiterbildung ist vorgesehen, daß die parallel angeordneten Sammeltanks jeweils für unterschiedlich hohe Aktivitäten und/oder verschiedene Nuklide angeordnet und über die Steuer- und Recheneinheit beschickbar sind.
Eine günstige Ausbildung wird dadurch geschaffen, daß der Puffertank als Teil einer Vakuumanlage ausgebildet ist.
Um eine vorteilhafte Erfassung und Steuerung zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, daß die Meßdaten des Meßtanks in die Steuer- und Recheneinheit einspeisbar, die Radioaktivitäten und/oder Nuklide der aufgenommenen Abwässer der Sammelbehälter bilanziert und nach einer vorgegebenen Abklingzeit über ein Rechnerprogramm eine Ableitung nach Erreichen der eingestellten Werte steuerbar ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
eine Prinzipdarstellung einer Ausbildung mit zwei parallelen Sammeltanks
Fig. 2
eine konkretisierte Ausbildung als Vakuumanlage ohne dargestellter Steuer- und Recheneinheit.
Bei der dargestellten Anordnung werden die Fäkalien als Abwasser von einer Toilette 30 einem Puffertank 1 zugeführt. Hierbei ist der Puffertank 1 entweder als Schwerkraftbehälter oder Vakuumbehälter ausgeführt. Aus dem Puffertank 1 werden die Abwässer in einen Meßtank 19 überführt, der eine integrierte Meßsonde 20 zur Radioaktivitätsbestimmung aufweist. Die entsprechenden Meßwerte werden einer Steuer- und Recheneinheit 31 zugeführt und verarbeitet. Anschließend wird der Meßtank 19 entleert und die Abwässer werden somit chargenweise einem ausgewählten Sammeltank 32 zugeführt, wobei nunmehr die erforderliche Messung vor Beginn der Lagerung durchgeführt wurde. Die auf diese Weise im Sammeltank 32 aufgefangenen Nuklide und Aktivitäten sind somit bezüglich der notwendigen Abklingzeit über die Steuer- und Recheneinheit 31 im voraus kalkulierbar.
Wenn die geforderten Werte im Sammeltank 32 erreicht sind, werden die gesammelten Abwässer über eine Pumpe 33 in eine Kanalisation 34 geleitet.
Die Steuer- und Recheneinheit 31 ist entsprechend den Erfordernissen voreingestellt, und in bekannter Weise wird eine erforderliche Ventil- und Pumpensteuerung vorgenommen.
In der Ausführung gemäß Fig. 2 ist eine konkretisierte Ausbildung ohne näher dargestellte Steuer- und Recheneinheit 31 gezeigt, wobei Ventilstellungen erfaßt und Ventilsteuerungen programmgemäß durchgeführt werden. Die Steuerung des Gesamtsystems erfolgt durch eine SPS-Steuerung, der zur Vereinfachung des Handlings und Managements eine PC-Visualisierung zugeschaltet wird.
Es ist hierbei vorgesehen, daß mit einem Vakuumerzeuger 2 ein Puffertank 1 unter Vakuum gesetzt wird. Ein in den Kreislauf eingeschalteter Kugelhahn 10 der Pumpenleitung ist geöffnet sowie mit einem Rückschlagventil 9 versehen und die Luft wird über einen Filter 14 und einem Wärmetauscher 29 zur Erwärmung der Luft für die Verhinderung eines Kondensats abgepumpt. Eventuell dennoch entstandenes Kondensat wird in den Puffertank zurückgeführt. Die Druckverhältnisse im Puffertank 1 werden durch einen Druckschalter 7 geregelt. Das entstandene Vakuum wird durch ein Manometer 6 angezeigt. Ein in dieser Meßleitung angeordnetes Magnetventil 8 wird nur zur Herstellung einer Außenverbindung geöffnet, wenn der Puffertank 1 über einen geöffneten Absperrschieber 11 mit einer Abwasserpumpe 3 insgesamt abgepumpt wird.
Die Abwässer gelangen über einen geöffneten Kugelhahn 4 eines Zulaufs 5 in den Puffertank 1, wobei der Absperrschieber 11 geschlossen ist. Der Puffertank 1 besitzt entsprechend Sensoren 15,16 und 17 für den Füllstand, wobei der Sensor 15 die für die Messung hinreichene Füllung angibt, der Sensor 16 den unteren Füllstand und Sensor 17 die Überfüllung meldet.
Wenn die Füllhöhe 15 erreicht wird, werden die Magnetventile 24 und 25 zur Befüllung in den Verbindungsleitungen des Meßtanks 19 geöffnet. Hierzu wird gegebenenfalls eine Dosierpumpe 18 eingesetzt, wenn ein natürlicher Niveauausgleich nicht erfolgt. Nach Befüllung des Meßtanks 19 werden die Ventile 24 und 25 geschlossen und über die eingesetzte Meßsonde 20 die Aktivität ermittelt. Nunmehr wird der Meßtank 19 über die Pumpe 3 entleert, wobei die Magnetventile 22 und 27 in der Luftzuführung und Ableitung geöffnet werden. Über das Ventil 22 kann somit Luft nachströmen, und die gemessenen Abwässer können durch die Pumpe 3 in eine Rohrleitung zum Sammeltank 32 gedrückt werden. Der Meßbehälter 19 läßt sich auch mit Druckluft, welches über das Ventil 22 unmittelbar eingeführt wird, in die Rohrleitung zum Sammeltank 32 entleeren.
Das Meßvolumen des Meßtanks 19 kann kleiner sein als das Volumen des gesamten Rohrinhaltes bis zum Sammeltank 32, deshalb tritt gegebenenfalls das gemessene Volumen erst mit der nächsten Charge in dem Sammeltank 32 ein.
Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis der untere Füllstand 16 erreicht ist.

Claims (5)

  1. Vorrichtung für die Handhabung radioaktiv dotierter Abwässer, insbesondere durch Radionuklide bei der medizinischen Therapie und Diagnostik, über Abklinganlagen mit Zwischenlagerung von Abwässern in Sammeltanks und Feststellung der zugelassenen Radioaktivität vor Ableitung in eine Kanalisation, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser einem Puffertank (1) zuführbar ist, der unter Zwischenschaltung eines Meßtanks (12) mit einer integrierten Meßsonde (20) zur Radioaktivitäts- und/oder Nuklidbestimmung in einen Sammeltank (32) chargenweise entleerbar ist und daß die ermittelten Meßdaten einer zugeordneten Steuer- und Recheneinheit (31) zur Volumen- und Aktivitätenbilanzierung des Sammeltanks (32) zuführbar sind, wobei im Abgleich zu einer eingestellten Radioaktivität nach einer im Voraus errechenbaren Abklingzeit der Sammeltank (32) entleerbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sammeltanks (32) parallel angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel angeordneten Sammeltanks (32) jeweils für unterschiedlich hohe Radioaktivitäten und/oder verschiedene Nuklide angeordnet und über die Steuer- und Recheneinheit (31) beschickbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffertank (1) als Teil einer Vakuumanlage ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten des Meßtanks (19) in die Steuer- und Recheneinheit (31) einspeisbar, die Radioaktivitäten und/oder Nuklide der aufgenommenen Abwässer der Sammelbehälter (32) bilanziert und nach einer vorgegebenen Abklingzeit über ein Rechnerprogramm eine Ableitung nach Erreichen der eingestellten Werte steuerbar ist.
EP00116503A 1999-09-28 2000-07-31 Vorrichtung für die Handhabung radioaktiv dotierter Abwässer Expired - Lifetime EP1089296B1 (de)

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ATE260510T1 (de) 2004-03-15
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DE50005396D1 (de) 2004-04-01
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