DE2240119C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beseitigen von mittels Wasser ausgespülten, radioaktiv kontaminierten Filterstoffen mittlerer bis starker Aktivität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

b5 In der Kerntechnik fallen regelmäßig radioaktiv kontaminierte Filterstoffe an, die es zu beseitigen gilt Sie stammen beispielsweise aus Abluftfiltern und aus Ionenaustauschfiltern, die für die Dekontamination von Abwässern eingesetzt werdea Wenn der Durchflußwiderstand der Filter zu sehr angestiegen ist oder wenn sich die Ionenaustauscherharze wegen Verschmutzung oder aus sonstigen Gründen nicht mehr in sinnvoller Weise regenerieren lassen, muß der Filterstoff beseitigt werden. Die Konzentration von Radionukliden im Filter hat dann im Normalfall zu einer mittleren bis starken Radioaktivität des Filterstoffes geführt

Der zu beseitigende radioaktiv kontaminierte Filterstoff wird mit Wasser unter Druck aus dem Filter gespült und über eine Rohrleitung zusammen mit dem Wasser zu einem Behälter transportiert Anschließend muß er vom Wasser getrennt und nach Einbetten in eine Verfestigungssubstanz an einem möglichst sicheren Ort, beispielsweise in einem stillgelegten Salzbergwerk, abgelagert werden.

Aus der DT-OS 14 64 859 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei einem Einhüllapparat, der aus einem zweiwelligen Schneckenmischer besteht, der radioaktive Schlamm einerseits und als Verfestigungssubstanz dienendes Bitumen andererseits zugeführt werden, wobei die Zuführung durch eine gemeinsame Zugabeöffnung oder durch zwei gesonderte Zugabeöffnungen erfolgt In diesem beheizbar ausgebildeten Schneckenmischer werden der radioaktive Schlamm, dem gegebenenfalls Emulgierhilfsmittel zugesetzt sind, und das Bitumen bei erhöhter Temperatur gemischt. Mittels der mit ihren Schneckenwindungen ineinandergreifenden, gleich- oder gegensinnig antreibbaren Schneckenwellen erfolgt eine innige Durchmischung von Bitumen und radioaktivem Schlamm; der Austrag aus dem Einhüllapparat erfolgt dann gegen einen Gegendruck. Anschließend wird dieses Gemisch aus Bitumen, Schlamm und Emulgierhilfsmittel einer Flüssigkeitsabtrennapparatur zugeführt. Diese Flüssigkeitsabtrennapparatur besteht wiederum aus einem zweiwelligen Schneckenmischer, in dem durch eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung am Ende des Mischers ein starker Gegendruck aufgebaut wird, aufgrund dessen ein Teil des Wassers aus der Bitumen-Schlamm-Emulsion ausgepreßt wird.

Diese in ihrem Wassergehalt reduzierte Bitumen-Schlamm-Emulsion wird einer zweiwelligen Verdampfer-Schneckenpresse zugeführt, in der das Restwasser durch Verdampfen entfernt wird. Das Einhüllen, das Flüssigkeitsabtrennen und das Verdampfen des Restwassers können auch in einer einzigen Apparatur vorgenommen werden.

Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung sind hinsichtlich des erforderlichen apparativen Aufwandes und hinsichtlich des erforderlichen Energieeinsatzes unwirtschaftlich. Außerdem können hiermit nur schlammförmigc radioaktive Abfälle schwacher Aktivität verfestigt werden, ohne daß die Gefahr zu hoher örtlicher Aktivitätskonzentrationen in der verfestigten Endsubstanz auftreten.

Aus der DT-AS 15 89 839 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die in Form von eingedickten Lösungen oder Schlämmen vorliegen, bekannt, wobei die Rückstände in einem Trockner getrocknet und anschließend in einem Schneckenmischer bei erhöhter Temperatur unter Hinzufügung poröser Körner kontinuierlich in

einem Bindemittel fixiert werden. Die, um dieses Verfahren durchzuführen, erforderlichen Einrichtungen »ind, um allein die in relativ geringen Mengen anfallenden radioaktiv kontaminierten Filterstoffe zu beseitigen, erheblich zu aufwendig und unwirtschaftlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für die Beseitigung der Filterstoffe bereits vorhandene, zum Einbetten von schlammförmigen radioaktiven Abfällen schwacher Aktivität dienende Vorrichtungen eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Für die Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die radioaktiv kontaminierten Fiiterstoffe mittlerer bis starker Aktivität, die mit Wasser aus den Filtern herausgespült worden sind, einer ganz exakten Dosierung zugeführt werden, wobei in einer ersten Stufe eine Eindickung der Filterstoff-Wasser-Mischung bis zu einem Grad erfolgt, daß diese Mischung gerade noch förderfähig ist. In einer zweiten Stufe wird dann bei gleichzeitiger exakter Dosierung der größte Teil des noch vorhandenen Wassers entzogen, so daß nur noch eine Oberflächenfeuchte aufweisende Filterstoff-Partikein dem Bitumen zugeführt werden. Aufgrund de? feinen Dosierung können die radioaktiv kontaminierten Filterstoffe in feinverteilter Form in Bitumen eingebettet werden, so daß bestimmte vorgegebene Werte für die Aktivitätskonzentration der verfestigten Endsubstanz nicht überschritten werden. Weiterhin können bereits vorhandene Verdampfer-Schneckenpressen zum Einbetten von schwach strahlenden radioaktiven Abfällen in Bitumen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebaut werden, so daß gleichzeitig die schlammförmigen radioaktiven Abfälle schwacher Aktivität und die Filterstoffe mittlerer bis starker Aktivität, die in verhältnismäßig geringen Mengen anfallen, eingebettet, d. h. beseitigt werden können. Diese Filterstoffe werden, ohne den normalen Betrieb zu unterbrechen, zusätzlich zu den schlammförmigen Abfällen fein dosiert in das Bitumen eingebettet und dort unter Wärmeeinwirkung von der Oberflächenfeuchte befreit.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3 vorgesehen werden, dann wird hierdurch eine hohe Betriebssicherheit und Dosiergenauigkeit erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Beseitigen von strahlenden Filterstoffen im Querschnitt und

F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, gemäß Linie M-II.

Der mit Druckwasser aus einem in Fig. 1 nicht dargestellten Filter herausgespülte und nach dem Herausspülen in Form von bröckeligen Harzpartikeln vorliegende Filterstoff wird mit dem Wasserstrom über eine Rohrleitung 1 einem Behälter 2 zugeführt. Dieser μ Behälter 2 dient einmal als Vorratsgefäß für den nachfolgenden Dosiervorgang, zum anderen erfolgt in ihm die erste Stufe der Wasserabscheidung. Das Wasser wird dazu über eine Leitung 3 abgezogen, während die Harzpartikeln durch ein Sieb 4 zurückgehalten werden. Es wird in dieser Stufe so viel Wasser abgeschieden, daß eine gerade noch förderfähige Festsioff-Wasser-Mischung verbleibt Um eine Entmischung der beiden Komponenten zu verhindern, ist im Behälter 2 ein Turbulenz erzeugender Rührer 5 angeordnet

Über eine Leitung 6, und mit einem Überdruckventil 7 abgesichert, wird in dem Behälter 2 ein konstanter Überdruck aufrechterhalten, der eine gleichmäßige Funktion der Vorrichtung, insbesondere der Dosierung, gewährleistet Alle Anschlüsse von Rohrleitungen an den Behälter 2 und der Durchtritt der Welle des Rührers 5 durch den Behälterdeckel sind sorgfältig abgedichtet Über eine am Boden des Behälters 2 angeschlossene Rohrleitung 8 wird die Zweiphasenmischung durch eine schematisch angedeutete Förderpumpe 9 einer Entwässerungs- und Dosiereinrichtung zugeführt Diese Einrichtung besteht aus einer Schneckenmaschine 10 mit zwei parallel angeordneten, ineinandergreifenden, gegenläufig drehenden und von einem Gehäuse 11 umschlossenen Schneckenwellen 12 und 12'. Das Gehäuse 11 weist eine Eingabeöffnung 13 für die zu behandelnde Mischung, eine Ablauföffnung 14 für das abzutrennende Wasser und eine Austragsöffnung 15 auf und ist in Förderrichtung schräg aufwärts angeordnet. Die durch die öffnung 13 eintretende Mischung wird durch die Schneckenwellen 12 und 12' erfaßt. Dabei werden die festen Harzpartikeln durch die dichtend ineinandergreifenden Schneckenwellen 12, 12' zwangläufig aufwärts in Richtung der Austragsöffnung 15 gefördert, während das Wasser durch die vorhandenen Spalte in Gegenrichtung abwärts läuft und aus dem Gehäuse 11 über die Ablauföffnung 14 austritt.

Die Neigung der Schneckenmaschine 10 ist so gewählt, daß die Austragsöffnung 15 kurz oberhalb der durch die Ablauföffnung 14 gehenden Horizontalebene (durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet) liegt. Das Wasser kann somit nicht mit den Feststoffpartikeln aus der Austragsöffnung 15 austreten, mit Ausnahme der an den Partikeln haftenden Oberflächenfeuchte, die im weiteren Verlauf des Verfahrens verdampft wird. Größere Mengen Wasser würden die nachfolgende Verdampfereinrichtung überlasten.

Die Schneckenmaschine 10 erfüllt außer dem Wasserabscheiden auch die Funktion, die Feststoffpartikeln starker Aktivität sehr gleichmäßig dosiert auszutragen. Aus der Austragsöffnung 15 gelangen die Partikeln über ein Fallrohr 17, das mit einer als Abstreifvorrichtung wirkenden Förderschnecke 18 ausgerüstet ist, in eine Verdampfer-Schneckenpresse 20. Die senkrechte Anordnung des Fallrohrs 17 und die zusätzliche Verwendung einer Abstreifvorrichtung 18 ist nötig, weil die nun vom Wasser getrennten Harzpartikeln wegen ihrer Klebrigkeit nicht rieselfähig sind und stark zum Anbacken neigen. Ein Anbacken und Festsitzen an den Wänden würde die Dosiergenauigkeit stark verschlechtern.

In der Verdampfer-Schneckenpresse 20, die im vorliegenden Fall vier in einem Gehäuse 21 angeordnete und zu zwei ineinandergreifenden Paaren zusammengefaßte Schneckenwellen 22', 22" j 23', 23" aufweist, werden nach einem bekannten Verfahren schlammförmige radioaktive Abfälle schwacher Aktivität bei erhöhter Temperatur in Bitumen eingearbeitet. Das Gehäuse 21 ist dazu mit Heizkanälen 24 versehen. Beim Einmischen in das heiße Bitumen verdampft das Wasser und wird durch eine Entgasungsleitung 25 abgezogen

(F ig. 2).

Das als Binde- und Verfestigungsmittel dienende Bitumen wird, zusammen mit den eingearbeiteten strahlenden Abfällen, am Ende der Verdampfer-Schneckenpresse 20 über eine Leitung 26 ausgetragen und in nicht dargestellte Fässer eingefüllt, in denen es sich verfestigt und damit zur endgültigen Lagerung bereit ist.

In F i g. 2 sind eine Zugabeöffnung 27 für das Bitumen und eine Zugabeöffnung 28 für die schlammartigen Abfälle schematisch dargestellt. In die in der Verdampfer-Schneckenpresse 20 aufbereitete Mischung wird nun der Filterstoff über das Fallrohr 17 in geringen Menge! gleichmäßig eindosiert — Pfeile 29 deuten dies an und dann fein verteilt eingearbeitet. Die anfallende! Mengen an Filterstoff sind gering gegenüber den in de Verdampfer-Schneckenpresse 20 ohnehin verarbeitetei Mengen an radioaktiven Fällschlämmen oder Verdamp ferkonzentraten und damit wird die für das Bitumei zulässige Aktivitätskonzentration, unter Berücksichti gung der eingehaltenen Sicherheitsmarge, durch di< zusätzlich eingearbeiteten Abfallstoffe nicht überschrit ten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beseitigen von mittels Wasser ausgespülten, radioaktiv kontaminierten Filterstoff s fen, mittlerer bis starker Aktivität, wobei die Filterstoffe bei erhöhter Temperatur in feiner Verteilung in einem vorgegebenen Mengenverhältnis in Bitumen eingebettet werden, wobei nach einer Vorabtrennung von Wasser das Restwasser durch Verdampfen entfernt wird und wobei die mit den Filterstoffen versetzte Verfestigungssubstanz in Behälter abgefüllt und gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorabtrennung von Wasser zweistufig erfolgt, wobei in der ersten Stufe aus der Filterstoff-Wasser-Mischung so viel Wasser abgeschieden wird, daß eine gerade noch förderfähige Filterstoff-Wasser-Mischung verbleibt, und dann in der zweiten Stufe unter gleichzeitiger genauer Dosierung der Filterstoffe Wasser bis auf eine an den Filterstoffen haftende Oberflächenfeuchte abgeschieden wird, und daß anschließend diese feuchten Filterstoffe dosiert in der Vorrichtung für das Einbetten der in großen Mengen anfallenden schlammförmigen radioaktiven Abfälle schwacher Aktivität zusammen mit diesen in das Bitumen eingebettet werden, wobei die Oberflächenfeuchte verdampft wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer kontinuierlich arbeitenden zum Wasserentzug dienenden Schneckenmaschine, der ein Behälter für eine eingedickte Filterstoff-Wasser-Mischung über eine Rohrleitung vorgeordnet ist, und mit einer Einrichtung zur Zugabe von Filterstoff in einer vorgegebenen Menge über ein Fallrohr in eine Schneckenpresse, die mit einer Zugabeöffnung für Bitumen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangfördernde Schneckenmaschine (10) eine Entwässerungsund Dosiereinrichtung ist, daß der vorgeordnete Behälter (2) mit einem Rührer (5), einer Rohrleitung (1) zum Zuführen einer Filterstoff-Wasser-Mischung, einer Leitung (6) zur Zugabe von Überdruck, einer Leitung (3) zum Abführen von abgetrenntem Wasser und einer Rohrleitung (8) mit Förderpumpe (9) versehen ist, daß an der Austragsöffnung (15) der Schneckenmaschine ein mit einer abstreifenden Förderschnecke (18) ausgerüstetes Fallrohr (17) vorgesehen ist, das in die Verdampfer-Schneckenpresse (20) mündet, und daß die Zugabeöffnung (27) für Bitumen und eine Zugabeöffnung (28) für die schlammförmigen radioaktiven Abfälle schwacher Aktivität in die Verdampfer-Schneckenpresse (20) einmünden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schneckenmaschine mit zwei gegenläufigen und ineinandergreifenden Schneckenwellen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenmaschine (10) schräg aufwärts angeordnet, so daß ihre Austragsöffnung (15) etwas höher als die Ablauföff- eo nung (14) für das abgetrennte Wasser angeordnet ist.