DE4023162C2 - Fülladapter zur Infaßtrocknung von flüssigen radioaktiven Abfällen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fülladapter zur Befüllung eines mit einem Deckel verschließbaren Behälters zur Infaßtrocknung von flüssigen radioaktiven Abfällen.

Ein derartiger Fülladapter ist beispielsweise aus der Druckschrift DE-A-34 32 103, aus der Druckschrift DE-OS-21 65 510 oder aus der Druckschrift US 4 439 403 bekannt. Weiterhin sind Verfahren zur Infaßtrocknung, bei denen flüssige radioaktive Abfälle durch thermischen Entzug von Wasser in ein festes Ab­ fallprodukt überführt werden, bekannt (DE-AS 30 09 005; DE-OS 32 00 331).

Bei einem bekannten Infaßtrocknungsverfahren (DE-PS 16 39 299) wird ein offenes 200-Liter-Normfaß an eine Trockenhaube ge­ preßt, die Anschlüsse und einen Einfüllstutzen für den einzu­ dickenden Abfall umfaßt. Das Faß ist recht dünnwandig ausge­ führt, insbesondere als Blechfaß. Dies führt zu einem uner­ wünscht großen Platzbedarf, denn der sogenannte "heiße Bereich" oder Strahlungsbereich, in dem das Faß wegen der Strahlengefahr beim Transportieren und Verdeckeln nur durch Fernbedienung zu handhaben ist, ist in der Regel von dem sogenannten "kalten Bereich" oder Bedienungsbereich durch eine Abschirmung oder Wand zu trennen. Überdies ist ein solches Faß nicht endlagerungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fülladapter so auszugestalten, daß die Dosisbelastung des Per­ sonals bei geringem Aufwand besonders klein ist.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Fülladapter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Bei Verwendung des Fülladapters wird vorteilhafterweise als Behälter ein Abschirmbehälter, insbesondere ein Gußeisen­ behälter mit relativ großer Wandstärke, verwendet, aus einer mittigen Öffnung des Deckels ein Stopfen entfernt, wobei in die Öffnung der im Außendurchmesser angepaßte Füll­ adapter gesteckt wird, durch den sowohl die Abfälle eingefüllt als auch die Brüden abgezogen werden. Als Abschirmbehälter wird hierbei bevorzugt ein relativ dickwandiger Gußbehälter einge­ setzt, beispielsweise ein Faß oder Behälter mit einer Wandstärke von 200 mm. Ein solcher Behälter wirkt somit selbst als Abschirm­ element, so daß die genannte Wand dünner ausgeführt werden oder ganz entfallen kann. Der Behälter kann dabei ein zugelassener üblicher Endlagerbehälter sein.

Mit dem Abschirm- oder Endlagerbehälter wird die Strahlenbe­ lastung nicht nur bei der Konditionierung, sondern auch beim anschließenden Abtransport, wie gewünscht, verringert. Dazu trägt auch der Deckel bei, weil durch seine relativ kleine Mit­ tenöffnung nur eine äußerst geringe Streustrahlung, und zwar nach oben, entweichen kann. Außerdem ist durch die Verwendung des Adapters der Arbeitsaufwand für das Anschließen der Füll- und Brüdenleitungen wie für das zum Schluß noch notwendige Schließen der kleinen Mittenöffnung gering. Ihr Durchmesser be­ trägt nämlich vorzugsweise 10 bis 30% des Außendurchmessers des Abschirmbehälters, so daß dieser schon mit einem entspre­ chend kleinen Stopfen vollständig verschlossen werden kann. Auch dieser Stopfen ist so ausgebildet, daß er als Strahlungs­ schirm im eingebauten Zustand wirkt. Nur für die kurze Zeit des Herausnehmens des Stopfens besteht dann die Möglichkeit des Entweichens der Streustrahlung.

Es ist günstig, wenn der Adapter, mit einem seitlich vorsprin­ genden Flansch versehen, auf den Deckel aufgesetzt wird, und wenn das freie Ende des Adapters so in die Öffnung hineinge­ steckt wird, daß es nicht unter die Unterseite des Deckels ragt.

Weiterhin ist günstig, wenn eine Füllstandsmeßsonde in das In­ nere des Abschirmbehälters vorgestreckt wird, um eine möglichst genaue Messung zu erhalten. Vorzugsweise handelt es sich dabei um das Meßrohr einer Staudruckmeß-Einrichtung.

Ein Fülladapter, der die genannte Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. Mit dem Flansch wird der Adapter auf dem Deckel ab­ gestützt. Er ist dann dadurch, daß er in die Öffnung des Deckels hineinragt, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Rich­ tung auf den Abschirmbehälter zentriert.

Es ist günstig, wenn die Anschlußstellen außen, das heißt am Mantel oder am Umfang des Stahlmantels, angeordnet sind. An dem dem Flansch abgekehrten Ende des Stahlmantels kann dann eine Abstützung für den Fülladapter angreifen. Dies gilt besonders für den Fall, daß die Abstützung einen in Richtung der Längs­ achse des Stahlmantels verstellbaren Antrieb umfaßt. Der An­ trieb dient zum Aufsetzen des Stahlmantels auf den Deckel und zum Abnehmen. Er sollte ein vorzugsweise mit Druckluft arbei­ tender Stellantrieb sein, der einer geradlinigen Bewegung gut angepaßt ist und einen einfachen Aufbau haben kann.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeich­ nung Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur erfin­ dungsgemäßen Infaßtrocknung in einer Seitenansicht und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Fülladapter nach der Erfindung in größerem Maßstab.

Die Einrichtung 1 dient zur Infaßtrocknung von flüssigen radio­ aktiven Abfällen, wie sie zum Beispiel in einem Kernkraftwerk mit einem Druckwasser- oder Siedewasserreaktor anfallen. Es handelt sich vor allem um Rückstände aus dem System zur Behand­ lung radioaktiver Abwässer, nämlich um sogenannte Verdampfer­ konzentrate, die hauptsächlich aus wasserlöslichen Salzen, zum Beispiel Borsäuresalzen, bestehen. Es kann sich auch um Suspen­ sionen sowie um Aufschwemmungen von Filterharzen oder derglei­ chen handeln.

Die Einrichtung 1 umfaßt zum Beispiel zwei Trockenstationen 2 und 3, die in einem nur stellenweise angedeuteten Gebäude be­ nachbart angeordnet sind und jeweils einen Fülladapter 5 und eine Heizung 6 aufweisen. Sie werden mit gleichartigen Fässern oder Abschirmbehältern 8 beschickt, die auf Transportpaletten 9 sitzen. Für den Transport der Paletten 9 gehört zum Beispiel ein Luftfilmtransporter 10 zu der Einrichtung 1. Statt dessen kann auch eine andere Transporteinrichtung verwendet werden, zum Beispiel eine elektrisch betriebene Einrichtung, beispiels­ weise auch ein schienengebundenes Fahrzeug.

Der Luftfilmtransporter 10 besitzt einen Grundkörper 12 mit ei­ ner horizontalen Ladefläche 13. Um den Rand der Unterseite 14 des Grundkörpers 12 erstreckt sich ein ringförmiger Schlauch 15, der mit dem Gebäudeboden 16 mindestens eine Luftkammer 17 be­ grenzt. Wird die Luftkammer 17 von einem Druckluftanschluß 18 aus mit fremderzeugter Druckluft gefüllt, die durch den Pfeil 19 angedeutet ist, so wird der Grundkörper 12 angehoben. Er ist dann mit einem Reibrad 20, das mit dem Boden 16 in Kontakt ist und von einem nicht dargestellten Druckluftmotor betätigt wird, nach allen Seiten leicht zu bewegen. Über das Reibrad 20 kann der Luftfilmtransporter 10 auch sicher abgebremst werden.

Der Druckluftanschluß 18 führt in ein Bedienungspaneel 22, das entweder an der einen Stirnseite auf dem Grundkörper 12 sitzt oder mit verlängerten Schläuchen als Paneel zur Fernbedienung ausgeführt ist. Mit schematisiert angedeuteten Handgriffen 23 und Schaltern 24 des Bedienungspaneels 22 wird zum Beispiel der Antrieb des Reibrades 20 einschließlich der Richtungsverstel­ lung gesteuert. Weiter wird damit der Druck in der Luftkammer 17 und/oder in dem Schlauch 15 eingestellt. Auf diese Weise wird die Höhe der Oberseite oder Ladefläche 13 zum Aufnehmen und Absetzen der Paletten 9 reguliert.

Die Transportpaletten 9 bestehen bevorzugt aus Metall. Sie kön­ nen zum Beispiel als Gußstück aus Leichtmetall oder Eisen her­ gestellt sein oder als Schweißkonstruktion aus Stahlblech. Sie bilden mit ihren Füßen 26, die an beiden Seiten des Palettenbo­ dens 27 sitzen, einen Zwischenraum 28. In diesen kann der Luft­ filmtransporter 10 mit seinem Grundkörper 12 einfahren. Die Oberseite 29 jeder Palette 9, auf der der Abschirmbehälter 8 aufsitzt, wird von einer Zusatzheizung 30 gebildet. Beim Aus­ führungsbeispiel ist eine elektrische Zusatzheizung 30 ange­ deutet. Es könnte zum Beispiel aber auch Dampf als Heizenergie verwendet werden.

Der Abschirmbehälter 8 besteht vorzugsweise aus Gußeisen. Er ist einstückig ausgebildet und besitzt einen Boden 32 und eine vorzugsweise zylindrische, relativ dicke Seitenwand 33 der Wand­ stärke w zum Beispiel von w = 150 oder 200 mm. Diese Wandstär­ ke w reicht für eine ausreichende Abschirmwirkung gegen Austritt radioaktiver Strahlung aus. Es kann sich um einen zugelassenen Endlagerbehälter konventioneller Bauart und Dimensionierung han­ deln. An der Seitenwand 33 liegt die elektrische Heizung 6 an, wenn ihre beiden Schalen 35 und 36, die in einer horizontalen Ebene schwenkbar in der betreffenden Trockenstation 2 oder 3 befestigt sind, zu einem den Abschirmbehälter 8 weitgehend um­ schließenden Heizmantel 37 zusammengeklappt sind. In der Öff­ nungsstellung ist der Abstand zwischen den Schalen 35 und 36 größer als der Außendurchmesser des Abschirmbehälters 8 und die Breite der Palette 9, so daß der Abschirmbehälter 8 mit der Pa­ lette 9 dazwischen paßt und direkt eingefahren werden kann.

Bevorzugt ist eine elektrische Widerstandsheizung 6 vorgesehen. Es könnte sich auch um eine IR-Heizung handeln.

Der Deckel 40 des Abschirmbehälters 8 kann ebenfalls bevorzugt aus Gußeisen bestehen. Er ist im Betrieb auf dem Behälter 8 be­ festigt. Er besitzt eine zentrische Öffnung 41 mit einem Kreis­ querschnitt, deren Durchmesser d einen geringen Bruchteil (zum Beispiel ein Zehntel) des Innendurchmessers D = H-2w des Ab­ schirmbehälters 8 beträgt. In die Öffnung 41 ragt mit passen­ dem Querschnitt der Fülladapter 5, der mit einem Flansch 43 in einem passenden Rücksprung 43R auf dem Deckel 40 aufsitzt.

Der Fülladapter 5 besitzt als äußeres Gehäuse 4 ein Rohr 44 mit vertikaler Achse, das an seinem oberen Ende mit einem Ver­ schlußdeckel 45 verschlossen und zum Beispiel an einem Druck­ luftantrieb 46 in vertikaler Richtung verstellbar befestigt ist. Die Zuluft für die eine und andere Seite des Kolbens ist mit 46a bzw. 46b bezeichnet. Der Druckluftantrieb 46 ist jeweils der Trockenstation 2 oder 3 zugeordnet und oberhalb der Füll­ adapter 5, zum Beispiel an der Gebäudedecke 47 oder einer Bühne, befestigt. Anstelle eines Druckluftantriebs 46 kann auch ein elektrischer Antrieb mit Hubspindel verwendet werden.

Das Rohr 44 ist der erste Teil einer Absaugvorrichtung für die beim Trocknen und Eindicken entstehenden Dämpfe oder Brüden, die über einen seitlichen Anschluß 48 mit einer Schlauchverbin­ dung 49 zu einem nicht dargestellten Kondensator abgezogen wer­ den. Dem Anschluß 48 liegt ein Anschluß 50 schräg gegenüber, an dem ein Schlauch 51 als Teil einer Beschickungsleitung befestigt ist. Die Leitung 51 dient zum gesteuerten Belüften des Abschirm­ behälters 8 beim Trocknen des Behälterinhalts, das heißt des radioaktiven Abfalls 52. Außerdem werden über die Beschickungs­ leitung 51 die zu trocknenden flüssigen radioaktiven Abfälle 52 zugeführt, die dann durch ein bevorzugt in der Mitte des Rohres 44 verlaufendes Zulaufrohr 53 ohne Berührung mit den Innenwän­ den des Gehäuses 4 in den Abschirmbehälter 8 gelangen.

Beim, über oder unter dem Anschluß 50 ist ein weiterer Anschluß 55 mit einem Schlauch 56 am Gehäuse 4 vorgesehen, der zu einer nicht dargestellten Druckluftquelle führt. Mit der Druckluft wird eine Füllstandsmeßeinrichtung 57 im Fülladapter 5 beauf­ schlagt, die nach dem Staudruckmeßprinzip arbeitet. Gemessen wird nur beim Befüllen des Abschirmbehälters 8. Beim Trocknen wird ein Unterdruck von zum Beispiel 0,2 bar absolut durch die Absaugvorrichtung 44, 48, 49 erzeugt. Die Füllstandsmeßeinrich­ tung 57 kann zum Beispiel eine Vibrationssonde umfassen, die zur Maximum-Abschaltung dient.

Der Abschirmbehälter 8 wird stufenweise gefüllt oder nachge­ füllt. Bei vollständiger Füllung wird, wenn der Inhalt 52 ge­ trocknet ist, der Fülladapter 5 vom Deckel 40 nach oben abge­ hoben, so daß der Abschirmbehälter 8 mit dem Luftfilmtranspor­ ter 10 zu einem Manipulator oder einer Verschließstation 60 ge­ bracht werden kann. Die Verschließstation 60 umfaßt einen Stop­ fenaufleger 61 und einen Schrauber 62, die nebeneinander an der Gebäudedecke oder Bühne 47 befestigt sind. Sie werden beide vor­ zugsweise durch Druckluft betätigt, wie durch die Pfeile 63, 64 und 65 angedeutet ist. Statt dessen kann auch ein elektrischer Antrieb verwendet werden. Der Stopfenaufleger 61 führt mit ei­ nem Kolbenantrieb eine vertikale Bewegung aus, mit der ein an einem Hebeteil 67a lösbar befestigter Stopfen 67b in die Öff­ nung 41 des Deckels 40 eingesetzt wird; dieser Stopfen 67b hat im Schnitt T-Form. Dort wird der Stopfen 67b mit Hilfe des Schraubers 62 befestigt, so daß ein endlagerfähiges Gebinde ge­ bildet wird, das dann mit dem Luftfilmtransporter 10 zu einer nicht dargestellten Übergabestation gebracht wird. Von dort er­ folgt der Abtransport zu einem Zwischen- oder Endlager.

Mit dem Stopfenaufleger 61 läßt sich auch zu Beginn des Ein­ füllverfahrens der Stopfen 67b aus der Öffnung 41 des Deckels 40 entfernen. Der Stopfen 67b ist dort so eingeschraubt oder eingelegt, daß er oben und unten glatt mit der Oberfläche ab­ schließt. Der Fülladapter 5 kann konstruktiv mit dem Manipula­ tor 60, das heißt mit der Stopfenzieheinrichtung oder dem Schrauber 62 einerseits und/oder dem Aufleger 61 andererseits, zusammengefaßt sein.

Der in Fig. 2 dargestellte Fülladapter 5 hat als Außendurch­ messer seines Gehäuses 4 am unteren Ende 88,9 mm. Dort ragt er in die im Durchmesser zum Beispiel d = 100 mm betragende Öff­ nung 41 hinein. Der Innendurchmesser D des Abschirmbehälters 8 beträgt 600 bis 760 mm, zum Beispiel D = 760 mm, der Außendurch­ messer H zum Beispiel 1060 mm, so daß sich ein Durchmesserver­ hältnis d/D von etwa 13% ergibt. Die Wandstärke w beträgt im Beispiel w = 150 mm, was bei Gußeisenverwendung für gängige ra­ dioaktive Abfälle 52 als Abschirmung ausreicht, um das Hantie­ rungspersonal zu schützen.

Der Fülladapter 5 ist am Deckel 40 mit einer Handfixierung oder einem Schnellspannhaken 70 befestigt, der einerseits in den Deckel 40 eingeschraubt ist und andererseits mit einem Kragen 71 über einen Absatz 72 des Gehäuses 4 greift. In dieser Stel­ lung ragt das Gehäuse 4 mit seinem freien Ende 73 nicht aus der Unterseite 74 des Deckels 40 heraus. Nur das Meßrohr 57 für die Staudruckmessung des Füllstandes erstreckt sich mit seinem unteren Ende 75 etwa 1 cm lang unter die Deckelunterseite 74. Statt der Handfixierung 70 kann eine pneumatische oder elektri­ sche Anpreßeinrichtung vorgesehen sein, zum Beispiel in Form des Antriebs 46.

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann der Antrieb 46 zum Aufsetzen und Abnehmen des Fülladapters 5 statt am oberen Ende am Deckel 45 auch an dem Kragen 71 angreifen, der dann den mit dem Antrieb 46 verbundenen Teil der Abstützung des Fülladapters 5 bildet. Der Antrieb 46 kann fernbedient sein. Das Aufsetzen und Abnehmen des Fülladapters 5 vom Deckel 40 kann auch von Hand vorgenommen werden.

Zusammenfassend läßt sich sagen: Der Fülladapter 5 dient zur direkten Infaßtrocknung in einem Gebinde, das die erforderliche Abschirmung besitzt und an das eine entsprechende Zusatzheizung 30 angelegt werden kann. Er vereint in sich die notwendigen An­ schlüsse zum Einfüllen der flüssigen Abfälle 52, den Abzug 48, 49 der Brüden und der Füllstandsmessung 57. Durch die mit fle­ xiblen Schläuchen 49, 51, 56 versehenen Anschlüsse 48, 50, 55 wird eine einfache Handhabung erreicht, die es ermöglicht, den Fülladapter 5 lediglich auf das mittig im Gebinde befindliche Loch 41 aufzusetzen und anzupressen, so daß weiteres Ausrichten oder Anpassen auf weitere Öffnungen ebenso entfällt wie der wei­ tere Anschluß der für den Prozeß erforderlichen Leitungen. Bei Entfernung des Fülladapters 5 vom gefüllten Gebinde wird ledig­ lich das kleine Mittenloch 41 freigelegt, wodurch Streustrah­ lung minimiert und ein zügiges Verschließen mit dem Abschirm­ stopfen 67b ermöglicht wird.

Claims (8)

1. Fülladapter zur Befüllung eines mit einem Deckel (40) ver­ schließbaren Behälters (8) zur Infaßtrocknung von flüssigen radioaktiven Abfällen (52) dadurch gekennzeichnet, daß ein gerad­ liniger, vorzugsweise zylindrischer, Stahlmantel (44) im Au­ ßendurchmesser (d) an eine Öffnung (41) des Deckels (40) an­ gepaßt ist und an einem Endbereich einen über seinen Außenum­ fang vorspringenden Flansch (43) und am anderen Endbereich mindestens zwei Anschlußstellen (48, 50) aufweist, wobei die eine Anschlußstelle (50) zu einer durch den Stahlmantel (44) verlaufenden Fülleitung (53) führt.

2. Fülladapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (43) auf einen Rücksprung (43R) im Deckel (40) auf­ setzbar ist, und daß das freie Ende (73) des Fülladapters (5) so in die Öffnung (41) hineinsteckbar ist, daß es nicht unter die Unterseite (74) des Deckels (40) ragt.

3. Fülladapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem freien Ende (73) des Fülladapters (5) eine Füllstandssonde (57), vorzugsweise ein Meßrohr für eine Staudruckmessung, in das Innere des Behälters (8) einbringbar ist.

4. Fülladapter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ schlußstellen (48, 50) am Umfang des Stahlmantels (44) ange­ ordnet sind, und daß an seinem dem Flansch (43) abgekehrten Ende eine Abstützung (45, 46) angreift.

5. Fülladapter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ stützung (45, 46) einen in Richtung der Achse des Stahlman­ tels (44) verstellbaren Antrieb (46) umfaßt.

6. Fülladapter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ trieb (46) ein vorzugsweise mit Druckluft (46a, 46b) arbei­ tender Stellantrieb ist.

7. Fülladapter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er an sei­ nem dem Flansch (43) abgekehrten Ende einen Verschlußdeckel (45) aufweist.

8. Fülladapter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stop­ fen (67b) vorgesehen ist, dessen Querschnitt T-förmig ist und dessen Abmessungen denen des Stahlmantels (44) und des Flan­ sches (43) entsprechen.