DE2035925A1 - Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate - Google Patents

Description

LICENTIA
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.
6 Frankfurt/M.,Theodor-Stern-Kai 1

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8.7.7ο

Verfahren zur Behandlung radioaktiver
Konzentrate

In kerntechnischen Anlagen, beispielsweise Kernkraftwerken, wird,wie in dem Aufsatz "Abfallbehandlung¹¹ aus Atomwirtschaft Nov. 1965 Seite 624 ff beschrieben ist, die Aufbereitung flüssiger Abfäll· aus Kernkraftwerken aus wirtschaftlichen Gründen
meist in drei Aufbereitungsstraßen vorgenommen:
1. Filtration über mechanische Filter und nachgeschalteten Ionenaustauschern,
2· Aufkonzentration in Verdampfern,
3. Filtration nur über mechanische Filter

Di· erste Aufbereitungsstraße dient den Abwässern aus den nuklearen Kühlsystemen und dem Kondensatkreislauf (etwa 6o $> bis 7o $> des gesamten Wasseranfalls).

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Die zweite Aufbereitungsstraße ist für Sumpfwässer, Laborabwässer und Dekonterminierabwässer aus dem gesamten Kontrollbereich vorgesehen (etwa 2o $ bis 3o $> des Gesamtwasseranfalls.

Die dritte Aufbereitungsstraße dient der Reinigung von Waschwässern aus Waschmaschinen, Due.chen und Handwaschbecken sowie inaktiven Laborabwässern aus dem Kontrollbereich (etwa 5 i» bis 1o $ des Gesamtwasseranfalls).

Aus diesen Wasseraufbereitungsverfahren und anderen Reinigungsanlagen fallen größere Mengen radioaktiver Konzentrate an. Leistungsfähige Dienstleistungsorganisationen zur Abholung und Aufarbeitung dieser Konzentrate bestehen nicht. Eine flüssige Endlagerung ist gegenwärtig nicht möglich. Die für die Aufarbeitung in Europa angewendeten Verfahren arbeiten daher mit Zuschlagsstoffen (Bitumen, Beton, Ölschieferasche, Knochenleim und anderen), was eine Vermehrung des Abfalls bedeutet oder waren in den Investitionskosten zu aufwendig.

Die Lagerung dieser Konzentrate zum Zwecke des Abklingens verursacht aber bei größerem Abfallvolumen, zum Beispiel bei Großkraftwerken erhebliche Investitionskosten, so daß es erstrebenswert ist, diese weiter zu entwässern und zu verfestigen. .

Hierbei treten eine Reihe von Problemen auf, die bisher den umfassenden Einsatz von Aufkonzentrierungsanlagen verhindert haben.

1. Die anfallenden Konzentrate sind sehr variabel in ihrer Zusammensetzung. In der Hauptsache besteht dabei das Problem, daß sich die Abwässer

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der Kugelharzionen-Austauschfilter nicht mit einem üblichen Rückstandsfilter entwässern lassen, da die Kugelharze infolge ihrer Form nicht auf den Filterplatten liegenbleiben, sobald ihre Feuchtigkeit unter ein bestimmtes Maß gesunken ist, sodaß die Anwendung eines derartigen Filters an sich nicht infrage kommt.

2. Die anfallenden Konzentrate haben sehr unterschiedliche Aktivitätsbeladungen.

3. Das mit dem Aufbereitungsverfahren erzeugte Gut muß den vorläufigen Endlagerbedingungen der Bundesstelle für radioaktive Abfälle genügen.

4. Die Verpackung muß den Transportvorschriften für gefährliche Güter des Internationalen Eisenbahnfrachtverkehrs entsprechen.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, ein einfaches Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate aus den vorgenannten Verfahrensstufen zu entwickeln, daS ohne" Zuschlagstoffe ein Minimum an Konzentratvolumen ergibt und mit dem unter besonders geringen Anlagen- und Betriebskosten ein weitgehend trockener Rückstand erzeugt werden kann, der in Fässern billig zu transportieren und aufzubewahren ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente, die in einer Aufbereitungsanlage getrennt· voneinander in einer Eindampfanlage.in Kügelharzionenaustauschfiltern und in mindestens einer weite-

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ren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und/oder Pulverharzionenaustauschfiltern anfallen,dadurch gelöst, daß die Konzentrate der Kugelharzionenaustauschfilter mit denen der weiteren Trennstufe in einem bestimmten Verhältnis miteinander vermischt und in einem .Rückstandfilter (gg$ entwässert und getrocknet werden, während die Konzentrate der Eindampfanlage unmittelbar in Transport- und Lagerfässern 2^^ auf die zur Lagerung erforderliche Trockenheit entwässert werden.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch ein Vermischen der Konzentrate der Kugelharzionenaustauschfilter mit denen der weiteren Trennstufe die Kugelharze derart in den Pestkörpern der anderen Konzentrate eingebettet werden können, daß ihre Trocknung auf Rückstandsfiltern möglich wird. Dadurch brauchen nur noch die anteilsmäßig geringen Volumenströme der Verdampferstufe durch weitere Eindampfung unter Zufuhr von Wärme mit dem damit verbundenen Energiekosten behandelt zu werden. Eine Aufgabe dieses . Volumenstromes auf das Rückstandsfilter ist wegen des . hohen Salzgehaltes dieser Konzentrate nicht zweckmäßig, da sonst das Wasser der übrigen Aufbereitungsverfahren versalzt würde und nicht mehr ohne kostspielige weitere .Aufbereitung dem Prozeß zurückgeführt werden könnte. Ohne die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis müßte man die Kugelharze in einem speziellen Filter separat behandeln.

Anhand der Zeichnung wird nun das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben. Dargestellt ist eine Konsentrataufbereitungsanlage für ©in großes Kernkraftwerk.

** und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Das Schaltschema zeigt die ^'ilterkonzentratbehälter 1,4 und 5» in denen die Konzentrate der Aufbereitungsstraße für die Abwasser aus den nuklearen Kühlsystemen und dem Kondensatkreislauf gesammelt werden. Ein gleicher Filterkonzentratbehälter 2 ist für die Konzentrate der Aufbereitungsstraße für Waschwässer aus dem gesamten Kontrollbereich vorgesehen.

Ein Filterkonzentratbehälter 3 dient der Aufnahme der Konzentrate der Aufbereitungsstraße mit Mischbettfiltern, während ein Filterkonzentratbehälter 6 die Konzentrate der Verdampferstufe sammelt. Die Konzentrate der Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 können mittels Konzentratpumpen 7 und 8 einem Vorlagebehälter zugeführt werden. Die Behälter sind dabei derart gestaltet und mit nicht dargestellten Ventilen in Rohrleitungen versehen, daß in dem Vorlagebehälter 9 beliebige Mischungen aus den Filterkonzentratbehältern 1 bis 5 eingebracht werden können.

Zur Mischung der zugeführten Konzentrate im Vorlagebehälter 9 dient ein Rührwerk 1o. Vom Vorlagebhälter 9 wird das Konzentrat einem Rückstandfilter 11 zugeführt. Dieses Filter besteht aus mehreren durch eine vertikale Hohlwelle 12 getragenen tellerförmigen Elementen 13, .auf deren Oberseite das Konzentrat aufgegeben wird. Das Filtrat wird über die Hohlwelle abgezogen und in entsprechende Speicherbehälter zurückgegeben. Um zu verhindern, daß das Filtrat radioaktive Stoffe aus den Konzentraten mitführt, wird vor Beginn des Filtriervorganges eine Grundanschwemmschicht faserigen Materials dem Rückstandsfilter 11 aufgegeben. Hierzu dient ein Anschwemmgefäß 14, welches in einem .Nebenkreislauf geschaltet ist.. Unterhalb des Rückstandsfilters 11 befindet sich ein Konzentratbunker 15, durch den die getrockneten Rückstände des Konzentrate in Fässer 16 eingeführt werden. - 6 -

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Die mengenmäßig geringen Volumenströme aus der Verdampferstufe werden von dem Verdampferkonzentratbehälter unmittelbar in Passer 17 zum Transport und zur Aufbewahrung der Rückstände geführt und unter einer Haube 18 mit einer Infrarotheizung getrocknet. Die dabei entstehenden Brüden werden mittels eines Ventilators über einem Abscheider und Filter der Reaktorabluft zugeführt, während die mengenmäßig weit größeren Volumenströme des Abwassers aus dem Rückstandsfilter 11 zur weiteren Wasseraufbereitung abgeführt und dem Prozeß wieder zurückgegeben werden.

Da die Konzentrate der Reaktorwasserreinigung oftmals höhere Radioaktivitäten aufweisen, werden diese nach der Erfindung in separaten Behältern aufgefangen. Dabei sind mindestens zwei Behälter 4 und 5 vorgesehen, so daß wechselnd immer ein Behälter gefüllt, während aus dem anderen das bereits ausreichend abgelagerte Konzentrat abgezogen werden kann«

Hervorzuheben ist noch, daß die Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 derart gestaltet sind, daß in ihnen eine Sedimentation von Festkörpern aus dem Konzentrat stattfinden kann, so daß ein Teil des Ausspülwassers der Konzentrate unmittelbar zur Wasseraufbereitung zurückgeführt werden kann und nicht mehr das Rückstandsfilter 11 belasten muß.

Durch die Aufbringung einer Grundanschwemmschicht faserigen Materials auf das Rückstandsfilter 11 bietet sich weiterhin die Möglichkeit an, diese Schicht beim Trocknungsvorgang zur Herausfilterung der Aerosol® zu verwenden. Hierzu ist die Schicht in einer entsprechenden Dicke und mit der notwendigen Dichte aufzubringen.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente, die in einer Aufbereitungsanlage getrennt voneinander in einer Eindampfanlage.in Kugelharz-Ionenaustauschfiltern und in mindestens einer weiteren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und/oder Pulverharz-Ionenaustauschfiltern anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrate der Kugelharz-Ionenaustauschfiltern mit denen der weiteren Trennstufe in einem bestimmten Verhältnis miteinander vermischt und in einem RuckstandsfLlter (11) entwässert und getrocknet werden, während die Konzentrate der Eindampfanlage unmittelbar^Transport- und Lagerfässern (18) auf die zur Lagerung erforderliche Trockenheit entwässert werden.

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   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem an sich bekannten Rückstandsfilter mit mehreren durch eine vertikale Hohlwelle getragenen tellerförmigen Elementen auf- dessen Oberseite das Konzentrat aufgeschwemmt wird und in die über die Hohlwelle das Filtrat abgezogen wird, vor Beginn des Pilterns eine Grundanschwemmschicht faserigen Materials aufgegeben wird, die aus dem Piltrat radioaktive Feststoffe herauaültert,

   3. Verfahren zur Behandlung von verschiedenartigen radioaktiven Konzentraten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material Zellulose ist,

   4. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß die Grundanschwemmschicht eine solche Dichte und Dicke hat, daß beim Trocknungsvorgang die Aerosole zurückgehalten werden.

   5» Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Behandlung der Konzentrate in dem Rückstandfilter in Pilterkonzentratbehältern! die gleichzeitig als Pufferbehälter di®nen„ ein Teil der Peststoffe durch Sedimentation abgetrennt werden«,

   6. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pilterkonzentratbehältern und dem Rückstandsfilter (11) ein Vorlagebehälter (9) mit Rührwerk (io) zur Mischung

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   der zügeführten Konzentrate verschiedener Aufbereitungsverfahren vorgesehen ist, .

   7. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit .Konzentraten höherer Radioaktivität, aus der weiteren Trennstufe, dadurch gekennzeichnet, daß diese Konzentrate vor der Mischung separat alternierend in mindestens zwei Konzentratsammelbehältern (4, 5) aufgefangen werden und jeweils nur aus dem Behälter, in dem das Konzentrat ausreichend abgelagert wurde, das Konzentrat entnommen wird.

   8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß ITilterkonzentratbehälter vorgesehen sind, denen ein gemeinsamer Vorlagebehälter (9) nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig das ■Rückstandsfilter (11),das aus mehreren, durch eine Hohlwelle (12) getragenen tellerförmigen Elementen (13) besteht, speist. ■

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