DE4310319A1 - Method and equipment for the treatment of a radioactive waste solution - Google Patents
Method and equipment for the treatment of a radioactive waste solutionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Behandlung einer radioaktiven Abfall-Lösung, die bei der Dekontamination einer nukleartech nischen Anlagenkomponente anfällt und die neben Wasser auch mindestens einen organischen Stoff enthält.The invention relates to a method and a device for treatment a radioactive waste solution used in the decontamination of a nuclear tech nical system components and that in addition to water also at least one contains organic matter.
Es gibt verschiedene Verfahren, nukleartechnische Anlagen, Anlagenteile oder An lagenkomponenten zu dekontaminieren. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP-C-0 160 831 bekannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine oxidati ve Behandlung mit Permangansäure durchgeführt, die durch Umwandlung von Permanganatsalz mittels Ionenaustauscher hergestellt wird; zur weiteren Behand lung wird dann eine Dicarbonsäure eingesetzt. Ein weiteres Verfahren ist in der EP-A-0 355 628 beschrieben. Dieses Verfahren verwendet eine Carbonsäure, nicht jedoch Oxalsäure. In der Regel wird bei technisch durchgeführten Verfahren also ein Komplexbildner eingesetzt; häufig ist dies auch Oxalsäure oder Zitronensäure. Die bei der Dekontamination anfallende Abfall-Lösung enthält daher neben Wasser auch mindestens einen organischen Stoff.There are different processes, nuclear plants, parts of plants or plants decontaminate layer components. One such method is for example known from EP-C-0 160 831. In this process, an oxidati ve performed treatment with permanganic acid by converting Permanganate salt is produced by means of ion exchangers; for further treatment then a dicarboxylic acid is used. Another method is in EP-A-0 355 628 described. This process does not use a carboxylic acid however oxalic acid. As a rule, technically carried out processes a complexing agent used; this is often oxalic acid or citric acid. The waste solution resulting from decontamination therefore contains water as well also at least one organic substance.
Es besteht das Problem, eine solche radioaktive Abfall-Lösung kostengünstig zu entsorgen, wobei das Volumen des Restabfalls möglichst klein sein soll. Sind in Nuklearanlagen Wärmetauscher dekontaminiert worden, so fallen große Volumina an Abfall-Lösung an. Gerade hierbei ist eine umweltschonende, kostengünstige Ent sorgung mit möglichst geringem Restvolumen primäres Ziel.The problem is that such a radioactive waste solution is inexpensive dispose of, the volume of residual waste should be as small as possible. Are in Nuclear plants heat exchangers have been decontaminated, so large volumes fall of waste solution. This is an environmentally friendly, cost-effective solution supply with as little residual volume as possible is the primary goal.
Die Entsorgung einer verbrauchten Dekontaminations-Lösung wird in der Praxis zur Zeit so gehandhabt, daß man diese Lösung, wenn dies vom Aktivitätsinventar her möglich ist, anderen Betriebsabfällen beimischt, beispielsweise einem Abwasser oder einem Abwasserkonzentrat. Sodann wird die Dekontaminations-Lösung ge meinsam mit diesen Betriebsabfällen zu endlagerfähigen Abfallprodukten weiter verarbeitet. Ist das Aktivitätsinventar der Abfall-Lösung jedoch zu groß und ist da her dieser Weg nicht möglich, so wird eine solche Abfall-Lösung in einer Sonder aktion durch Fixierung mit Zement oder Bitumen konditioniert. Radioaktive Abfall- Lösungen, die bei der Dekontamination von nukleartechnischen Anlagen oder An lagenkomponenten anfallen, sind nun häufig dadurch charakterisiert, daß sie neben einem relativ hohen Gehalt an Radionukliden und einem großen Anteil an organi schen Komplexbildnern nur einen relativ geringen Anteil an inaktiven organischen Salzen (wie zum Beispiel Eisen-Verbindungen bei der Stahl-Reinigung von Dampf erzeugern) enthalten. Die Konditionierung dieser stark radioaktiven, im chemischen Sinne "dünnen" Lösungen durch die bekannten Verfahren wie "Zementierung" oder "Bituminierung" führt zu überproportional großen Mengen an Endlagerprodukt. Das liegt daran, daß die angeführten bekannten Verfestigungsverfahren speziell zur Ver arbeitung von stark mit Salzen angereicherten Abfallkonzentraten konzipiert wur den. Ein Aufkonzentrieren der beschriebenen Dekontaminations-Lösungen ist in herkömmlichen Verdampferanlagen aus chemischen und radiologischen Gründen nicht möglich.The disposal of a used decontamination solution is in practice currently handled in such a way that this solution, if this from the activity inventory is possible, admixed with other operational waste, for example a wastewater or a wastewater concentrate. Then the decontamination solution is ge together with this operational waste to final waste products processed. However, the activity inventory of the waste solution is too large and is there Because this way is not possible, such a waste solution will be in a special action conditioned by fixation with cement or bitumen. Radioactive waste Solutions for the decontamination of nuclear plants or an Layer components are now often characterized in that they are next to a relatively high content of radionuclides and a large proportion of organi complexing agents only a relatively small proportion of inactive organic Salts (such as iron compounds in the steel cleaning of steam producers) included. The conditioning of this highly radioactive, chemical Meaning "thin" solutions through the well-known processes such as "cementing" or "Bituminization" leads to disproportionately large amounts of final storage product. The lies in the fact that the known consolidation methods mentioned specifically for Ver processing of waste concentrates heavily enriched with salts the. Concentration of the decontamination solutions described is in conventional evaporator systems for chemical and radiological reasons not possible.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Be handlung einer radioaktiven Abfall-Lösung anzugeben, die ein hohes Aktivitätsin ventar, aber einen geringen Gehalt an inaktiven anorganischen Salzen besitzt, wobei das zu entsorgende Abfall-Restvolumen vergleichsweise gering sein soll.The object of the invention is therefore a method and a device for loading of a radioactive waste solution that has a high activity level ventar, but has a low content of inactive inorganic salts, wherein the residual waste volume to be disposed of should be comparatively low.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abfallösung in ein Wirbelbett eingebracht, vorzugsweise eingedüst wird, dessen Temperatur oberhalb der Siedetemperatur des Wassers und oberhalb der Zerset zungstemperatur des organischen Stoffes liegt. Wie später deutlich wird, bilden sich dabei Agglomerate zwischen den Teichen des Wirbelbetts und der radioaktiven Ab fall-Lösung, von denen aus eine gleichmäßige, ruhige Verdampfung des Wassers erfolgt. Auf den Teilchen des Wirbelbetts bleiben die radioaktiven Bestandteile, aber auch die organische Substanz zurück. Die organische Substanz in der noch verbleibenden Abfall-Lösung wird dann oberhalb der Zersetzungstemperatur zer stört, so daß schließlich nur die Radionuklide auf den Wirbelschichtteilchen zu rückbleiben.With regard to the method, this object is achieved according to the invention in that the waste solution is introduced into a fluidized bed, preferably injected, the Temperature above the boiling point of the water and above the decomposition temperature of the organic matter. As will become clear later, form agglomerates between the ponds of the fluidized bed and the radioactive waste fall solution, from which an even, quiet evaporation of the water he follows. The radioactive components remain on the particles of the fluidized bed, but also the organic matter back. The organic matter in the still remaining waste solution is then broken up above the decomposition temperature interferes, so that ultimately only the radionuclides on the fluidized bed particles lag behind.
Nach seiner radioaktiven Beladung wird das Material des Wirbelbetts vorzugsweise abgezogen und in eine endlagerfähige Form gebracht. Beispielsweise kann letzteres durch Trockenabfüllung, Vermischung mit Zement oder Bitumen, Fixierung in ei nem Glaskörper oder Fixierung in Metall-Pellets geschehen. After its radioactive loading, the material of the fluidized bed is preferred deducted and brought into a form suitable for final storage. For example, the latter by dry filling, mixing with cement or bitumen, fixation in egg glass body or fixation in metal pellets.
Bezüglich der Einrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Wirbelbett-Trockner einen Wirbelbett-Raum zur Aufnahme eines Materials für ein Wirbelbett und einen daran anschließenden Beruhigungsraum aufweist, daß der Wirbelbett-Trockner mit einer Zuleitung für beheiztes Wirbelgas und einer Einfüll-Leitung für das Material des Wirbelbetts versehen ist, und daß im Bereich des Wirbelbett-Raums eine Einspeiseleitung für die radioaktive Abfall- Lösung, ein Abzug für radioaktiv beladenes Material des Wirbelbetts sowie eine Heizung zum Aufheizen des Wirbelbett-Materials auf eine Temperatur, die ober halb der Siedetemperatur des Wassers und oberhalb der Zersetzungstemperatur des organischen Stoffes liegt, vorgesehen sind.With regard to the device, the stated object is achieved according to the invention resolved that a fluidized bed dryer to accommodate a fluidized bed room Material for a fluidized bed and an adjoining relaxation room has that the fluidized bed dryer with a feed line for heated fluidizing gas and a filling line for the material of the fluidized bed is provided, and that in Area of the fluidized bed room a feed line for the radioactive waste Solution, a deduction for radioactive material in the fluidized bed and one Heating to heat the fluidized bed material to a temperature above half the boiling point of the water and above the decomposition temperature of the organic matter is provided.
Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Einspeiseleitung für die radioak tive Abfall-Lösung mit einer gekühlten Einspritzdüse versehen ist. Die Kühlung sorgt dafür, daß innerhalb der Einspeiseleitung keine Verdampfung stattfinden kann. Diese Verdampfung ergibt sich erst - und zwar in gleichmäßiger Form - spä ter nach der Bildung der Agglomerate.It is of particular advantage here if the feed line for the radioactive tive waste solution is provided with a cooled injector. The cooling ensures that no evaporation takes place within the feed line can. This evaporation only occurs later - in a uniform form ter after the formation of the agglomerates.
Die genannte Heizung kann innerhalb oder außerhalb des Wirbelbetts, vorzugswei se außen auf der Wand des Wirbelbett-Raums, angeordnet sein. Von besonderem Vorteil ist es, wenn sie elektrisch ausgebildet ist. Dann vermeidet man die mit den Heizmaterialien Öl und Gas verbundenen Nachteile, nämlich die Bildung von Ab gas.The heating mentioned can be inside or outside the fluidized bed, preferably two se outside on the wall of the fluidized bed room. Of special It is advantageous if it is designed electrically. Then you avoid those with Heating materials associated with oil and gas disadvantages, namely the formation of ab gas.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further preferred embodiments of the invention are in the subclaims featured.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Figur näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a figure explained.
Die Figur zeigt eine Einrichtung zur Behandlung einer radioaktiven Abfall-Lösung a, die bei der Dekontamination einer nukleartechnischen Anlage oder Anlagenkom ponente anfällt oder angefallen ist. Die Abfall-Lösung a ist beispielsweise bei der Dekontamination gemäß der EP-C 0 160 831 oder der EP-A 0 355 628 angefallen. Sie enthält daher neben Wasser auch einen organischen Komplexbildner, in der Re gel Oxalsäure, eine andere Karbonsäure oder Zitronensäure, und einen relativ hohen Gehalt an Radionukliden. The figure shows a device for treating a radioactive waste solution a that is involved in the decontamination of a nuclear plant or plant comm component occurs or has arisen. The waste solution a is, for example, at Decontamination acc. To EP-C 0 160 831 or EP-A 0 355 628. It therefore contains not only water but also an organic complexing agent, in the Re gel oxalic acid, another carboxylic acid or citric acid, and a relatively high one Radionuclide content.
Kernstück der Einrichtung ist ein Wirbelbett-Trockner 2, der einen Wirbelbett- Raum 4 und darüber einen anschließenden Beruhigungsraum 6 aufweist. Der Wir belbettraum 4 und der Beruhigungsraum 6 sind im wesentlichen konisch ausgebil det. Nach unten hin schließt sich über einen Düsenboden 8, der schräg eingesetzt ist und eine Vielzahl von Durchlaßöffnungen für ein Wirbelgas w enthält, eine Vertei lerkammer 10 an. Mit Hilfe der Verteilerkammer 10 und des Düsenbodens 8 wird erhitztes Wirbelgas w weitgehend gleichmäßig verteilt in den Wirbelbett-Raum 4 geleitet. Dies ist durch Pfeile angedeutet. Im Betrieb ist der Wirbelbett-Raum 4 mit einer Wirbelschicht oder einem Wirbelbett 12 gefüllt. Als Material m des Wirbel betts 12 wird ein solches mit relativ großer Oberfläche oder Porosität verwendet. Im vorliegenden Fall wird ein hochporöses, anorganisches Adsorbens, wie z. B. Zeolith, Kieselgel oder aber Aluminiumoxid in Form der sogenannten Gamma-Tonerde, verwendet.The centerpiece of the device is a fluidized bed dryer 2 , which has a fluidized bed space 4 and a subsequent calming space 6 above it. The We belbetraum 4 and the calming room 6 are substantially conically ausgebil det. Downwards closes via a nozzle bottom 8 , which is inserted at an angle and contains a plurality of passage openings for a fluidizing gas w, a distribution chamber 10 . With the help of the distributor chamber 10 and the nozzle base 8 , heated fluidizing gas w is conducted into the fluidized bed space 4 in a largely uniform manner. This is indicated by arrows. In operation, the fluidized bed space 4 is filled with a fluidized bed or a fluidized bed 12 . The material m of the fluidized bed 12 is one with a relatively large surface area or porosity. In the present case, a highly porous, inorganic adsorbent, such as. B. zeolite, silica gel or alumina in the form of the so-called gamma-alumina used.
Der Wirbelbett-Trockner 2 ist im Bereich der Verteilerkammer 10 mit einer Zulei tung 14 für das beheizte Wirbelgas w versehen. Die Beheizung erfolgt in einem Er hitzer 16, der bevorzugt elektrisch ausgeführt ist. Prinzipiell kann auch eine Gas- oder Ölheizung zur Erwärmung des Wirbelgases w eingesetzt werden. Eine solche Heizung ist jedoch mit der Abgabe von Abgasen verbunden, was häufig vermieden werden soll. In der Zuleitung 14 für das Wirbelgas w liegt neben dem Erhitzer 16 auch ein Gebläse 18, das von entsprechenden Zuführungen mit Luft l und/oder Sauerstoff O2 versorgt wird.The fluidized bed dryer 2 is provided in the region of the distribution chamber 10 with a supply device 14 for the heated fluidizing gas w. The heating takes place in a heater 16 , which is preferably electric. In principle, gas or oil heating can also be used to heat the fluidizing gas w. However, such heating is associated with the emission of exhaust gases, which should often be avoided. In addition to the heater 16, there is also a blower 18 in the feed line 14 for the fluidizing gas w, which fan is supplied with air I and / or oxygen O 2 by corresponding feeders.
In das Wirbelbett 12 mündet eine Einspeiseleitung 20 für die radioaktive Abfall- Lösung a. Diese Einspeiseleitung 20 ist endseitig mit einer gekühlten Einspritzdüse 22 versehen. Die (nicht näher gezeigte) Kühlung kann beispielsweise durch Kühl wasser vorgenommen sein. Dadurch soll verhindert werden, daß im Endbereich der Einspeiseleitung 20 eine Verdampfung des Wassers der Abfall-Lösung a stattfindet. In der Einspeiseleitung 20 liegt ein Steuerventil 24, mit dem sich der Strom der eingespritzten Lösung a einstellen läßt, sowie eine Dosierpumpe 26. Die Einspeise leitung 20 ist an einen Vorratstank 28 angeschlossen, in dem die z. B. bei der Rei nigung eines Wärmetauschers angefallene radioaktive Abfall-Lösung a aufbewahrt wird.A feed line 20 for the radioactive waste solution a opens into the fluidized bed 12 . The end of this feed line 20 is provided with a cooled injection nozzle 22 . The (not shown in detail) cooling can be done for example by cooling water. This is to prevent the water in the waste solution a from evaporating in the end region of the feed line 20 . A control valve 24 , with which the flow of the injected solution a can be adjusted, and a metering pump 26 are located in the feed line 20 . The feed line 20 is connected to a storage tank 28 in which the z. B. in the cleaning of a heat exchanger accumulated radioactive waste solution a is kept.
Zum Einfüllen des Wirbelbett-Materials m in den Wirbelbett-Raum 4 ist eine Ein fülleitung 30 vorgesehen. Diese führt von einem (nicht gezeigten) Vorratsbehälter über einen Schieber oder ein Ventil 32 von oben in den Beruhigungsraum 6. A filling line 30 is provided for filling the fluidized bed material m into the fluidized bed space 4 . This leads from a storage container (not shown) via a slide or a valve 32 from above into the calming space 6 .
Im unteren Teil des Wirbelbett-Raums 4, und zwar knapp oberhalb des Düsenbo dens 8, ist ein Abzug 34 für den radioaktiv beladenen Feststoff m′ angeordnet. Die ser Abzug 34 kann mit Hilfe eines Schiebers oder Ventils 36 geöffnet und geschlos sen werden. Der Feststoff m′ fällt bei Öffnung beispielsweise in einen Behälter 38, wo er zum Abtransport oder zur Weiterverarbeitung in eine endlagerfähige Form bereitsteht.In the lower part of the fluidized bed room 4 , just above the Düsenbo dens 8 , a trigger 34 for the radioactive solid m 'is arranged. This trigger 34 can be opened and closed with the help of a slide or valve 36 . The solid m 'falls when opened, for example, in a container 38 , where it is ready for removal or further processing in a form suitable for disposal.
Von Bedeutung ist, daß im Bereich des Wirbelbett-Raums 4 eine Heizung 40 vorge sehen ist. Vorliegend handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Außen-Mantel- Heizung. Diese Heizung 40 ist so dimensioniert und elektrisch versorgt, daß das Wirbelbett-Material m des Wirbelbetts 12 auf eine Temperatur aufgeheizt werden kann, die oberhalb der Siedetemperatur von Wasser und oberhalb der Zersetzungs temperatur der organischen Stoffe in der Abfall-Lösung a liegt.It is important that a heater 40 is seen in the area of the fluidized bed room 4 . In the present case, it is preferably an electrical outer jacket heater. This heater 40 is dimensioned and electrically supplied so that the fluidized bed material m of the fluidized bed 12 can be heated to a temperature which is above the boiling point of water and above the decomposition temperature of the organic substances in the waste solution a.
Wie erwähnt, ist die Heizung 40 vorzugsweise elektrisch ausgebildet und außen auf der Wand des Wirbelbett-Raums 4 angeordnet. Prinzipiell kann sie auch innerhalb dieses Wirbelbett-Raums 4 untergebracht sein, und es könnte sich auch um eine Gas- oder Ölheizung mit Wärmeankopplung (indirekte Beheizung) an das Wirbel bett 12 handeln. Weitere Varianten des Wärmeeintrags sind eine direkte Beheizung des Wirbelbetts 12 durch einen integrierten elektrischen Heizkörper, durch induk tive Erwärmung des Mantels des Wirbelbett-Trockners 2, durch dielektrische Hoch frequenzbeheizung und durch Mikrowellenerwärmung der Wirbelschicht 12. Einer abgasfreien Beheizung des Wirbelbetts 12 von innen oder von außen wird der Vor zug gegeben.As mentioned, the heater 40 is preferably designed electrically and is arranged on the outside of the wall of the fluidized bed space 4 . In principle, it can also be accommodated within this fluidized bed space 4 , and it could also be a gas or oil heater with heat coupling (indirect heating) to the fluidized bed 12 . Further variants of the heat input are direct heating of the fluidized bed 12 by an integrated electric radiator, by induction heating of the jacket of the fluidized bed dryer 2 , by high frequency dielectric heating and by microwave heating of the fluidized bed 12 . An emission-free heating of the fluidized bed 12 from the inside or outside is given the preference.
Im Bereich des Beruhigungsraums 6 ist ein Austrittsrohr 44 für Abgas g ange schlossen. Es führt zu einer Reinigungsanlage, die allgemein mit 46 bezeichnet ist. Diese Reinigungsanlage 46 umfaßt einen Zyklon 48 zur Abscheidung von Feststof fen M und danach einen Gaswäscher 50 mit Wasserabscheider und Filter. Das ge reinigte Abgas kann in Richtung eines Kamins abgegeben werden.In the area of the calming space 6 , an outlet pipe 44 for exhaust gas g is connected. It leads to a cleaning system, generally designated 46 . This cleaning system 46 comprises a cyclone 48 for separating solids M and then a gas washer 50 with a water separator and filter. The cleaned exhaust gas can be released in the direction of a fireplace.
Der Zyklon 48 ist oberhalb des Wirbelbett-Trockners 2 angeordnet. Er ist in be kannter Weise ausgebildet. Die in seinem unteren Teil angesammelten Wirbel schicht- oder Festkörperteilchen sind mit M bezeichnet. Im unteren Teil befindet sich weiterhin ein Schieber 52, der zur Abgabe der Teilchen M über eine Rückführ leitung 54 in den Wirbelbett-Trockner 2 dient. Die Bedienung ist durch einen Dop pelpfeil angedeutet. Statt dessen kann auch ein anderes Absperrorgan, beispiels weise ein Ventil, eingesetzt werden. Das Abgas g umfaßt nach Durchlaufen des Zy klons 48 heiße Luft l, gegebenenfalls Sauerstoff O2, Wasserdampf, Kohlendioxid CO2 und gegebenenfalls Spuren von Verunreinigungen. Insgesamt werden von der dargestellten Einrichtung nur geringe Mengen an Abgas und Verunreinigungen ab gegeben, weil nicht mit Öl oder Gas geheizt wird.The cyclone 48 is arranged above the fluidized bed dryer 2 . He is trained in a known manner. The vortex layer or solid particles accumulated in its lower part are designated by M. In the lower part there is also a slide 52 which serves to discharge the particles M via a return line 54 into the fluidized bed dryer 2 . Operation is indicated by a double arrow. Instead, another shut-off device, for example a valve, can be used. After passing through the cyclone 48, the exhaust gas g comprises hot air 1, optionally oxygen O 2 , water vapor, carbon dioxide CO 2 and possibly traces of impurities. Overall, only small amounts of exhaust gas and impurities are given off by the device shown, because there is no heating with oil or gas.
Mit der dargestellten Einrichtung wird eine Wirbelschicht-Trocknung durchgeführt. Charakteristisch dafür ist hier, daß die Wirbelschicht 12 durch das am Siebboden 8 eintretende Wirbelgas w nicht voll fluidisiert, sondern nur bis zum Erreichen des "Lockerungspunktes" aufgelockert wird. Dabei wird ein gewisser Abstand der Teil chen des Wirbelbett-Materials m voneinander erreicht. Eine volle Fluidisierung der Wirbelschicht 12 wird erst durch den aus der eingespeisten Abfall-Lösung a ent wickelten Wasserdampf erreicht. Auf das Verdampfen des Wassers in der Wirbel schicht 12 wird im folgenden noch einmal eingegangen.A fluidized bed drying is carried out with the device shown. It is characteristic here that the fluidized bed 12 is not fully fluidized by the fluidizing gas w entering the sieve plate 8 , but is only loosened until the "loosening point" is reached. A certain distance between the particle surfaces of the fluidized bed material m is achieved. A full fluidization of the fluidized bed 12 is only achieved by the water vapor developed from the waste solution fed into it. The evaporation of the water in the fluidized bed 12 will be discussed again below.
Die Temperatur der Wirbelschicht 12 kann zwischen 100°C und 800°C, vorzugs weise zwischen 200°C und 600°C, betragen. Die zu entsorgende Abfall-Lösung a wird aus dem Vorratstank 28 mittels der Dosierpumpe 26 über das Ventil 24 und die wassergekühlte Einspritzdüse 22 in das heiße Wirbelbett 12 eingesprüht. An der Einspritzstelle werden die Teilchen des Wirbelguts m abgekühlt. Sie saugen durch die ihnen eigene Porosität die eingebrachte Flüssigkeit auf, und sie lagern sich in diesem Zustand einschließlich der eingebrachten radioaktiven Bestandteile zu meh rere Millimeter großen Agglomeraten zusammen. An der Oberfläche der relativ kühlen Agglomerate erfolgt nun durch den innigen Kontakt mit heißen Wirbelgut- Teilchen eine gleichmäßige Verdampfung des anhaftenden Wasseranteils der radio aktiven Abfall-Lösung a. Mit fortschreitender Trocknung verlieren die Agglomerate ihre Haftfähigkeit. Das heißt, die Agglomerate verkleinern sich kontinuierlich und lösen sich letztlich wieder auf.The temperature of the fluidized bed 12 can be between 100 ° C and 800 ° C, preferably between 200 ° C and 600 ° C. The waste solution a to be disposed of is sprayed into the hot fluidized bed 12 from the storage tank 28 by means of the metering pump 26 via the valve 24 and the water-cooled injection nozzle 22 . The particles of the fluidizing material m are cooled at the injection point. They absorb the liquid introduced through their own porosity, and in this state, including the radioactive constituents introduced, they accumulate to form agglomerates of several millimeters. On the surface of the relatively cool agglomerates there is now a uniform evaporation of the adhering water portion of the radioactive waste solution a due to the intimate contact with hot fluidized material particles. As the drying progresses, the agglomerates lose their adherence. This means that the agglomerates shrink continuously and ultimately dissolve again.
Die in der radioaktiven Abfall-Lösung a enthalten gewesenen organischen und an organischen Stoffe sind nach dem Verdampfen des Wassers an die Teilchen des Wirbelbetts 12 adsorbiert. Der an den Wirbelbett-Teilchen adsorbierte organische Komplexbildner, also beispielsweise die bereits früher erwähnte Oxalsäure oder die Zitronensäure, wird nun eliminiert, denn das Wirbelbett 12 wird voraussetzungsge mäß bei einer Temperatur betrieben, die über der Zersetzungstemperatur dieser organischen Stoffe liegt. The organic and organic substances contained in the radioactive waste solution a are adsorbed onto the particles of the fluidized bed 12 after the water has evaporated. The organic complexing agent adsorbed on the fluidized bed particles, for example the previously mentioned oxalic acid or citric acid, is now eliminated because the fluidized bed 12 is operated according to the conditions at a temperature which is above the decomposition temperature of these organic substances.
Es war bereits erwähnt worden, daß als Wirbelgas w Luft l zum Einsatz kommen kann. Soll eine rasche und vollständige Oxidation der organischen Stoffe erreicht werden, so erweist sich die angeführte Zudosierung von Sauerstoff O2 zum Wirbel gas w als äußerst zweckmäßig.It had already been mentioned that air l can be used as the fluidizing gas. If a rapid and complete oxidation of the organic substances is to be achieved, the addition of oxygen O 2 to the fluid gas w mentioned proves to be extremely expedient.
Nach der Entfernung der organischen Substanz durch thermische Zerstörung enthal ten die Teilchen des Wirbelbetts 12 nur noch die ursprünglich in der Abfall-Lösung a enthaltenen radioaktiven und nicht-radioaktiven Metalle in oxidischer Form. Ver suche haben gezeigt, daß die Beladung der Teilchen des Wirbelbetts 12 mit Metall oxiden, und zwar in Abhängigkeit von der Porosität der Teilchen, bis zu etwa 30 Gew.-% erfolgen kann. Bei einer höheren Beladung ist eine Vergrößerung des Durchmessers der Teilchen im Sinne einer Aufbaugranulation (Herumlegen der abgelagerten Substanz um die Teilchen in Schichten) zu erwarten, was von Nachteil ist. Bei einer Beladung von 10 bis 20% wird daher das nunmehr radioaktive Wir belbettmaterial m′ in trockener Form über den Abzug 34 abgezogen und für die Entsorgung und/oder spätere Endlagerung in den Behälter 38 gegeben.After removal of the organic substance by thermal destruction, the particles of the fluidized bed 12 only contain the radioactive and non-radioactive metals originally contained in the waste solution a in oxidic form. Ver searches have shown that the loading of the particles of the fluidized bed 12 with metal oxides, depending on the porosity of the particles, can be up to about 30 wt .-%. With a higher load, an increase in the diameter of the particles in the sense of a build-up granulation (laying down the deposited substance around the particles in layers) can be expected, which is a disadvantage. At a loading of 10 to 20%, the now radioactive We bed material m 'is withdrawn in dry form via the trigger 34 and placed in the container 38 for disposal and / or later final storage.
Von besonderer Bedeutung ist die durch die Trocknung erzielbare Volumenreduk tion. Untersuchungen haben beispielsweise folgendes ergeben: Bei Verwendung von Aktivtonerde als Material m für das Wirbelbett 12 mit einer Teilchengröße von 100 bis 200 µm und bei einer Beladung mit Metalloxiden von 30 Gew.-% resultiert aus 3 m3 Abfall-Lösung a, die gemäß dem Verfahren nach der EP-C-0 160 831 gewonnen wurde, eine Produktmenge von 5 kg oder 5,8 l. Die Volumenreduktion liegt also im Bereich von 3000 : 5,8.The volume reduction that can be achieved by drying is of particular importance. Studies have shown the following, for example: When using active clay as the material m for the fluidized bed 12 with a particle size of 100 to 200 microns and when loaded with metal oxides of 30 wt .-% results from 3 m 3 waste solution a, which according to Process according to EP-C-0 160 831 was obtained, a product amount of 5 kg or 5.8 l. The volume reduction is therefore in the range of 3000: 5.8.
Es sei noch auf folgendes hingewiesen: Die kontrollierte Verdampfung einer wäßri gen Lösung a auf einem hohen thermischen Niveau ist auch in anderen verfahrens technischen Apparaten durchführbar, in denen die Bewegung des Wärmeträgers mechanisch erfolgt. Der hier beschriebene Prozeß kann also mit geringen techni schen Modifizierungen auch mit Pelletiervorrichtungen, Dragiergeräten oder Dreh rohröfen realisiert werden.It should also be pointed out the following: The controlled evaporation of an aq Solution a at a high thermal level is also available in other processes technical apparatus feasible in which the movement of the heat transfer medium done mechanically. The process described here can thus with low techni modifications with pelletizers, coating devices or rotary tube furnaces can be realized.
Für die Endlagerung des über den Abzug 34 gewonnenen volumenreduzierten Fest abfalls m′ können bekannte Techniken zur Anwendung kommen, wie z. B. die Trockenabfüllung des Produkts m′ in einem starkwandigen Gußbehälter als Behälter 38 oder das Vermischen mit Zementleim. Aus der rein anorganischen Zusammen setzung des beladenen und abgezogenen Wirbelbett-Materials m′ heraus ergeben sich weitere Fixierungstechniken, nämlich z. B. die Glasfixierung oder die Metall fixierung. Bei der Glasfixierung kann durch Vermischen des Materials m′ mit einer niedrig schmelzenden Email-Fritte (das ist ein Glaspulver, das üblicherweise zum Emaillieren eingesetzt wird) und Sintern der Mischung bei Temperaturen um 800°C ein Sinterglaskörper erstellt werden, der problemlos endgelagert werden kann. Bei der Metallfixierung werden beispielsweise gleiche Volumenteile von Material m′ und metallischem Blei in Pulverform gemischt. Sodann wird diese Mi schung in einer hydraulischen Presse verdichtet, woraus "Metallkeramik-Pellets" resultieren. Diese Pellets sind praktisch porenfrei. Sie besitzen die Korrosions stabilität von metallischem Blei und, was bei einem hohen Aktivitätsinventar von besonderer Bedeutung ist, eine beachtliche Abschirmwirkung für die radioaktive Beladung nach außen.Known techniques can be used for the final storage of the volume-reduced solid waste obtained via the trigger 34 , such as, for. B. the dry filling of the product m 'in a thick-walled cast container as a container 38 or mixing with cement paste. From the purely inorganic composition of the loaded and stripped fluidized bed material m 'further fixation techniques result, namely z. B. the glass fixation or the metal fixation. When fixing the glass, a sintered glass body can be created by mixing the material m 'with a low-melting enamel frit (this is a glass powder that is usually used for enamelling) and sintering the mixture at temperatures around 800 ° C, which can be easily disposed of . In metal fixation, for example, equal parts by volume of material m 'and metallic lead are mixed in powder form. This mixture is then compressed in a hydraulic press, resulting in "metal-ceramic pellets". These pellets are practically non-porous. They have the corrosion stability of metallic lead and, which is particularly important in the case of a high activity inventory, a remarkable shielding effect for radioactive loading to the outside.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19508172A1 (en) * | 1995-03-10 | 1996-09-12 | Nuklear Service Gmbh Gns | Contaminated radioactive aqueous solution disposal method |
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1993
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