DE1589839C - Verfahren zum Behandeln radioaktiver oder giftiger Ruckstande - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auf- wäßrigen Rückstände ist begrenzt durch die Eintropfbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die geschwindigkeit, da bei deren Erhöhung insofern in Form wäßriger, salzhaltiger Lösungen oder technische Schwierigkeiten auftreten, als es im heißen Schlämme vorliegen, bei dem die Rückstände durch Bitumen zur Bildung von Dampfblasen kommen Verdampfen ihres Wassergehaltes eingedickt bzw. 5 kann, die heftige und unerwünschte Reaktionen ausgetrocknet und anschließend die eingedickten bzw. lösen können.

getrockneten Rückstände bei erhöhter Temperatur Bei der Aufbereitung durch Eindicken bzw.

in einem Bindemittel fixiert werden. Trocknen der Rückstände vor ihrer Fixierung besteht

Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift ganz allgemein die Schwierigkeit darin, daß sich »Kerntechnik«, 8. Jg., 1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, io während des Eindampfens in den Aufbereitungsbekannt, apparaturen sogenannte Schmierzonen bilden, welche

Aus dieser Literaturstelle ist es über den Gattungs-. die Weiterförderung des Gutes behindern; ferner begriff des Anspruchs 1 hinaus bekannt, daß das treten am Ende der Trocknung häufig starke VerBindemittel Bitumen ist. krustungen an Gefäßen und Rührern bzw. Transport-Radioaktive Rückstände entstehen z. B. bei der 15 schnecken auf, so daß auch der Austrag des Gutes Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe oder erschwert wird. ■>
bei der Dekontamination radioaktiver Abwasser. Für Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, ihre Beseitigung sind bereits mehrere Vorschläge ein Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder veröffentlicht und zum Teil auch schon verwirklicht giftiger Rückstände zu schaffen, bei welchem das worden (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift 20 Eindicken bzw. Trocknen gefahrlos und ohne die 1236 944). Für die Sicherheit beim Transport und erwähnten technischen Schwierigkeiten durchgeführt bei der Lagerung, die meist in Fässern erfolgen, ist wird und das direkt darauffolgende Fixieren der eines normalerweise erforderlieh, die Rückstände zu- gedickten bzw. getrockneten Rückstände in einem nächst in einen festen, möglichst unlöslichen Zustand Bindemittel in einer einfachen, verhältnismäßig zu bringen. Um die Transport- und Lagerkosten so 25 kleinen Apparatur großer Durchsätze ohne Abgasgering wie möglich zu halten, ist ferner anzustreben, probleme mit großer Sicherheit gewährleistet ist.
die Volumina der Rückstände auf ein Mindestmaß Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungszu reduzieren. gemäß darin, daß den Rückständen während des

Für die Verfestigung der Rückstände — im folgen- Verdampfens des Wassergehaltes Körner aus porösem

den Fixierung genannt — werden seit längerer Zeit 30 Material großer spezifischer Oberfläche zugefügt und

im wesentlichen zwei Verfahren angewendet: Die zusammen mit den eingedickten bzw. getrockneten

Betonierung und die Bituminierung. Rückständen fixiert werden.

Bei der Betonierung werden die wäßrigen Rück- Als vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens hat

stände mit Zement gemischt, so daß nach dem Ab- sich das Fixieren der Körner zusammen mit den

binden in den Abfallfässern feste Betonblöcke ent- 35 eingedickten bzw. getrockneten Rückständen in dem

stehen. bekannten Bindemittel Bitumen erwiesen.

Bei der Bituminierung werden die Rückstände in Durch das Zufügen der Körner wird sowohl die

heißes Bitumen eingebracht, wobei das Wasser aus- Krustenbildung als auch das Zusammenbacken der

dampft. Die verbleibende Trockensubstanz vermischt Rückstände wirksam verhindert. Im Falle der

sich mit dem flüssigen Bitumen, das nach dem Er- 40 Bituminierung können die Rückstände vollständig

kalten in den Abfallfässern ebenfalls zu festen getrocknet werden, da durch die von dem Rührwerk

Blöcken erstarrt. in der Aufbereitungsapparatur bewegten Körner ein

Die Bitumenblöcke bieten gegenüber den Beton- pulverförmiges, leicht zu förderndes Gut entsteht,

blöcken einige Vorteile; vor allem sind die erreich- das sich mindestens teilweise an den Kömerober-

baren Endvolumina — bezogen auf gleiche zu fixie- 45 flächen anlagert. ■ .

rende Trockensubstanz der Abfallmengen — kleiner. Als besonders vorteilhaft haben sich annähernd

Wie aus der Druckschrift »Kerntechnik«, 8. Jg., kugelförmige Körner, insbesondere ein Treibmittel

1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, insbesondere S. 110, linke zu ihrer Aufblähung enthaltende Kugeln aus einem

Spalte, 1. Absatz, hervorgeht,, wurden bei der Fixie- thermoplastischen Material, beispielsweise aus einem

rung der bis zum Veröffentlichungszeitpunkt zur 5° paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Styrol,

Aufbereitung gelangten wäßrigen Rückstände keine erwiesen.

heftigen Reaktionen beim Eintropfen der wäßrigen Diese Kugeln blähen sich bei einer Temperatur

Lösung in das heiße Bitumen beobachtet. Das von etwa 80 bis 110° C während des Eindampfens

anfangs nach jeweils kurzer Betriebsdauer aufge- auf ein Vielfaches ihres Ursprungsvolumens, und

tretene Zusetzen der Tropfenabscheider, der die 55 damit auch ihrer Ürsprungsoberfläche auf, so daß

feinen Bitumentröpfchen aus dem Wasserdampf- große Verdampfumrsoberflachen entstehen. Die

strom entfernen sollte, konnte durch Beheizung des Kugeln wischen laufend Gefäßwände und Rührer

Abscheiders zwar vermindert, jedoch nicht voll- blank. Während der anschließenden Fixierung bei

ständig vermieden werden. Ebenfalls konnte eine einer Temperatur von etwa 200° C schmelzen die

rasche Verschmutzung des Absolutfilters, über das 60 Kugeln wieder auf ihr ursprüngliches Volumen zu-

die nicht kondensierbaren Gase ins Freie geleitet sammen. Ein Überziehen der Körner mit einem

werden, trotz weitgehender Kondensation -der aus Benetzungsmittel vor ihrer Beimischung zu den

dem Bitumen abdestillierenden, kleinen Mengen einzudampfenden Rückständen wirkt sich auf das

öliger Produkte im Kühler nicht unterbunden werden. Eindampfen sehr günstig aus.

Für die Reinigung dieser Abgase ist somit ein 65 Außerdem können diese aus porösem Material

verhältnismäßig hoher Aufwand an Vorrichtungen bestehenden Körner gleichzeitig als Bindemittel zur

und Kosten erforderlich. Fixierung der Rückstände verwendet werden.

Der Durchsatz der zu fixierenden, insbesondere Ein bedeutender Vorteil des die Erfindung auf-

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weisenden Verfahrens der bekannten Bitumcnfixierung gegenüber ist es, daß trotz des Zusatzes aus porösen Körnern der Gewichtsanteil und die Konzentration der zu fixierenden Stoffe im Fixierungs-Endprodukt weitaus höher gehalten werden kann. Dies bedeutet aber für die Abfall-Beseitigung und -Lagerung eine erhebliche Raum- und Kostenersparnis.

Weitere Einzelheiten des die Erfindung aufweisenden Verfahrens werden in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine Trocknungs- und Fixierungsanlage für konzentriert wäßrige Rückstände. Das radioaktive Vorkonzentrat 1 wird aus einem trichterförmigen Behälter 2 m' die Trommel des Trockners 3 überführt. Aus einem zweiten Einfülltrichter 4 werden die das Treibmittel, z. B. Benzol, enthaltenden Kügelchen 5 aus einem paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Styrol in den Trockner 3 eingeleitet. Ein Rührwerk 6 vermischt das Konzentrat und die Kügelchen innig miteinander. Zum Eindampfen des Konzentrats dient ein das Innere der Trommel durchziehender Heißluftstrom von etwa 110 bis 120° C und ein mit Heizdampf von etwa 110 bis 140° C betriebener, die Trommel umschließender Heizmantel 7. Das Dampf-Luft-Gemich wird durch eine Ablufileitune 8 abgezogen. An dem dem Behälter 2 und dem Einfülltrichter 4 abgewandten Ende des Trockners 3 befindet sich die Austragöffnung 9 mit einem hieran angeschlossenen Zwischengefäß 10 für das Trockensubstanz-Polvmerisationsprodukt-Gemisch. Das Gefäß 10 ist mit einem Extrudor 11, der von einem Heizmantel 16 umgeben ist, verbunden. In diesen Extrudor wird auch durch eine Leitung 12 das vorgewärmte flüssige Bitumen eingespeist und auf etwa 200° C erhitzt. Eine, im Extrudor 11 sich drehende Förderschnecke 13 vermischt die getrockneten Rückstände und Styroporkugeln mit dem Bitumen und fördert das Gemisch zum Ablaßstutzen 14, von wo es in ein Abfallgefäß 15 abgelassen werden kann, um hier zu erstarren.

Urn sich ein Bild von den etwa erforderlichen Mischungsverhältnissen zu machen, werden folgende Zahlen genannt: Für 1 m³ Vorkonzentrat mit einer Trockensubstanz von etwa 400 kg werden etwa 8 kg Polystyrolkugeln für die Trocknung und etwa 300 kg Bitumen für die Fixierung benötigt. Daraus erhält man ein fixiertes Endvolumen in der Größenordnung von etwa 500 1. Die verwendeten Kugeln haben eine Ursprungsgröße von etwa 0,3 bis 2,5 mm Durchmesser und ein Schüttgewicht von etwa 600 bis 700 g/l. Beim Erwärmen auf etwa 100° C blähen sich die Kugeln auf das etwa 35fache ihres Ursprungsvolumens auf und haben dann nur noch ein Schüttgewicht von etwa 20 g/l. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur auf etwa 150 bis 200° C schmilzt der Schaumstoff auf sein Ursprungsvolumen zurück. Als Bindemittel können außer Bitumen selbstverständlich auch noch andere geeignete Stoffe verwendet werden.

So ist es /.. B. möglich, beliebige thermoplastische Stoffe, z. B. die Kugeln selbst oder Kunstharze, als Bindemittel zu verwenden.

^! Das die Erfindung aufweisende Verfahren ist in erster Linie für die Behandlung radioaktiver Rückstände gedacht. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, andere giftige Abfälle und Abwässer, wie sie z. B. in der chemischen Industrie häufig anfallen, auf diese Weise zu behandeln.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die in Form wäßriger, salzhaltiger Lösungen oder Schlämme vorliegen, bei dem die Rückstände durch Verdampfen ihres Wassergehaltes eingedickt bzw. getrocknet und anschließend die eingedickten bzw. getrockneten Rückstände bei erhöhter Temperatur in einem Bindemittel fixiert werden, dadurch gekennzeichet, daß während des Verdampfens des Wassergehaltes den Rückständen Körner (5) aus porösem Material großer spezifischer Oberfläche zugefügt und zusammen mit den eingedickten bzw. getrockneten Rückständen fixiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß das Bindemittel Bitumen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner (5) annähernd kugelförmig sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner ein Treibmittel zu ihrer Aufblähung enthaltende Kugeln (5) aus einem thermoplastischen Material sind.

"5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material ein paraffinähnliches Polymerisationsprodukt von Styrol ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände (1) während des Eindampfens auf einer Temperatur von etwa 100 bis 110° C und das

Bindemittel während des Fixierens der eingedickten bzw. getrockneten Rückstände auf einer Temperatur von etwa 200° C gehalten werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner vor ihrer Beimischung mit einem Benetzungsmittel überzogen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus dem porösen Material gleichzeitig als Bindemittel zur Fixierung der Rückstände verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je 1 m^:) 40prozentigem ' Rückstand-Vorkonzentrat etwa 8 kg poröse Körner beigemischt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen