DE3110491A1 - Verfahren zum einengen eines in einem kernkraftwerk anfallenden, borsaeure enthaltenden radioaktiven abwassers - Google Patents

Verfahren zum einengen eines in einem kernkraftwerk anfallenden, borsaeure enthaltenden radioaktiven abwassers

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Gottfried Dr. 6521 Hohen Sülzen Paffrath
Heinrich J. Dr. 6843 Biblis Schroeder
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/08—Processing by evaporation; by distillation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S159/00—Concentrating evaporators
    • Y10S159/12—Radioactive

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Die Erfindung betrifft ein dem Oberbegriff des Patentanspruches entsprechendes Verfahren und eine dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 entsprechende Anlage zum Einengen eines in einem Kernkraftwerk anfallenden, Borsäure enthaltenden radioaktiven Abwassers. Solche Abwasser enthalten bis zu 4000 ppm Bor, was als Feststoff gerechnet einen Borsäuregehalt von 2,4 Gew.-% entspricht, und sind schwach sauer.
Bei einem bekannten Verfahren bzw. einer bekannten Anlage der genannten Art (DE-OS 29 11 272) wird das Abwasser ohne weitere Maßnahme der Verdampfung zugeführt und der Sedimentschlamm zum gegebenen Zeitpunkt durch Einbettung in eine Matrix aus Beton, Bitumen, Kunststoff ο. dgl. konditioniert. Bis zur Konditionierung muß der Sedimentschlamm im Kernkraftwerk gelagert werden. Bei bestehenden Kernkraftwerken ist das hierfür zur Verfugung stehende Lagervolumen beschränkt und besteht das Bedürfnis, größere Mengen eingeengten Abwassers lagern zu können, nachdem in neuerer Zeit zunehmend Schwierigkeiten bestehen, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, nämlich bei Erschöpfung des vorhandenen Lagervolumens den Sedimentschlamm aus dem Kernkraftwerk entfernen zu können. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man die Einengung der erwähnten Abwasser weiter als bisher trieben kann, und zwar wirtschaftlich bis zu einem Produkt, das später praktisch jeder üblichen Konditionierung zugänglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angebenen Merkmale und in anlagenmäßiger Einsicht die im Kennzeichen des Patentanspruches 11 angegebenen Merkmale.
Andre ewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Die Erfindiang nrtzt hierbei zunächst die überraschende Tatsache, daß man im Zuge der Verdampfung die Aufkonzentrierung des Abwassers mehr als doppelt so weit treiben kann, ohne unerwünschte Ausfällung en befürchten zu müssen, wenn man den pH-Wert unmittelbar vor und während der gesamten Verdampfung etwa beim Neutralpunkt hält. Fällt man darüber hinaus im Abwasserkonzentrat bzw. Sedimentschlamm noch zusätzlich Borsäure durch Erniedrigung des pH-Wertes aus, so erhält man nach Sedimentation und Abtrennung des Obenstehenden einen Schlamm mit pastöser bis sirupöser Konsistenz, der ohne großen Energieaufwand durch Vakuumdestillation in ein erdfeuchtes Pulver überführt werden kann. Mit dem gemäß dem bekannten Verfahren (DE-OS 29 11 272) gewonnenen Sediiaentschlamm war das noch nicht möglich, Das erdfeuchte Pulver kann zwecks Lagerung in Fässer abgefüllt werden und zum gegebenen Zeitpunkt auf praktisch beliebige Art und Weise für die Konditionierung aufgearbeitet werden. Vorteilhaft ist jedenfalls, daß das erdfeuchte Pulver bezogen auf den Abwasseranfall wesentlich weniger Volumen beansprucht sowie leichter gelagert werden kann und daß bezüglich der Anlage lediglich ein verhältnismäßig kleiner VakuumdestiIlator zusätzlich erforderlich ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage ergeben sich aus den ünterani-Sprüchen 2 bis 10 und 12.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Anlage zum Einengen eines in einem Kernkraftwerk anfallenden, Borsäure enthaltenden radioaktiven Abwassers zeigt.
Andrejewski, Honke & Patiner, Patentanwälte in Essen
Die Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Reihenschaltung eines Verdampfers 1, eines beheizbaren Lagerbehälters 2 und eines Vakuumdestillators 3. An den Eingang des Verdampfers 1 sind ein Abwasserstrang 4 und eine Rückführleitung 5 angeschlossen. Der Ausgang des Verdampfers 1 ist über eine Verbindungsleitung 6 mit dem Einlaß des Lagerbehälter 2 verbunden. Die Rückführleitung 5 ist im Bereich der Oberhälfte des Lagerbehälters 2 aus letzterem herausgeführt. Ein unterer Schlammauslaß des Lagerbehälters 2 ist über eine Anschlußleitung 7 mit dem Vakuumdestillator 3 verbunden, der noch mit einer Pulverabfülleinrichtung ausgerüstet ist. Die im Verdampfer 1 dem Abwasser bzw. im Vakuumdestillator 3 dem Sedimentschlamm 3 entzogene Flüssigkeit wird über jeweils eine Leitung 9 bzw. 10 abgeführt, beispielsweise in einen Fluß.
Mit dieser Anlage wird das im Kernkraftwerk anfallende, radioaktive Abwasser mit einem Borsäuregehalt bis zu 2,4 Gew.-% folgendermaßen eingeengt; das schwachsaure Abwasser wird durch Zugabe von Natronlauge auf einen pH-Wert zwischen 6,8 und 7,2, vorzugsweise 7, eingestellt und über den Abwasserstrang 4 in den Verdampfer 1 eingeführt. Im Verdampfer 1 wird das Abwasser durch Verdampfung bis auf eine bei Verdampfungstemperatur unterhalb sowie bei Raumtemperatur oberhalb der BorsäuresättiJungskonzentration liegende Borsäurekonzentration aufkonzentriert. Durch weitere gesteuerte .Zugabe von Natronlauge wird der pH-Wert das Abwassers während der gesamten Verdampfungszeit im Bereich des Neutralpunktes gehalten. Hierdurch können im Verdampfer 1 Konzentrationen zwischen 40.000 und 90.000 ppm Bor(entsprechend 24 bzw. 54 Gew.-% Borsäure) angefahren werden, ohne daß Ausfällungen zu beobachten sind. Das so erzeugte Abwasserkonzentrat wird nun noch aus der Verdampfungshitze heraus über die Verbindungsleitung 6 in den Lagerbehälter 2
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
— 7 —
überführt. In diesem läßt man das Abwasserkonzentrat abkühlen und die ausfallende borsäure sedimentieren. Das als Abwasser weiterzubehandelnde Obänstehende wird über die Rückführleitung 5 zum
Eingang des Verdampfers 1 zurückgeführt und als Abwasser weiterbehandelt. In dem zurückbleibenden Sedimentschlamm wird durch Erniedrigung des ρ i-Wertes infolge Oxalsäurezusatzes weitere Borsäure ausgefällt, die man ebenfalls sedimentieren läßt. Das
oxalsäurehaltige Obenstehende wird wieder über die Rückführleitung 5 abgezogen, jedoch vor Einführung in den Verdampfer 1 zwekcs Zerstörung der Oxalsäure mit Kaliumpermanganat versetzt. Der im Lagerbehälter 2 zurückgebliebene Sedimentschlamm mit 50 bis 70
Gew.-% Borsäure wird nun im Lagerbehälter 2 auf 50 bis 60 0C erwärmt und dann sofort über die Anschlußleitung 7 in den Vakuumdestillator 3 überführt, in welchem er bis zu einem erdfeuchten Pulver getrocknet wird. Das Pulver wird mit Hilfe der Pulverabfülleinrichtung 8 in Fässer abgefüllt.
Leerseite

Claims (12)

  1. Anwaltsakte: 56 529/Vb+ 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254
    20. Februar 1981 Patentanmeldung
    Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG Kruppstraße 5
    4300 Essen 1
    Verfahren zum Einengen eines in einem Kernkraftwerk anfallenden, Borsäure enthaltenden radioaktiven Abwassers
    P atentansprüche:
    hi Verfahren zum Einengen eines in einem Kernkraftwerk anfallenden, Borsäure enthaltenden radioaktiven Abwassers, wobei man das Abwasser zunächst durch Verdampfung bis auf eine bei Verdampfungstemperatur unterhalb sowie bei Raumtemperatur oberhalb der Borsäuresättigungskonzentration liegende Borsäurekonzentration aufkonzentriert, das dabei anfallende Abwasserkonzentrat abkühlen sowie die ausfallende Borsäure sedimentieren Iä8t und anschliessend das als Abwasser weiterzubehandelnde Obenstehende vom Sedimentschlamm trennt, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Abwassers bei der Verdampfung im Bereich des Neutralpunktes hält, daß man weitere Borsäure durch Erniedrigung des pH-Wertes ausfällt sowie sedimentieren läßt und daß man den Sedimentschlamm durch Vakuumdestillation in ein erdfeuchtes Pulver überführt.
    Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Abwassers bei der Verdampfung zwischen 6,8 und 7,2 hält.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert des Abwassers bei der Verdampfung durch Zugabe von Natronlauge einstellt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verdampfung und die Borsäureausfällungen an verschiedenen Orten durchführt und das Abwasserkonzentrat mit noch über Raumtemperatur liegender Temperatur vom Ort der Verdampfung zum Ort der Borsäureausfällung überführt. ■
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch Abkühlung des Abwasserkonzentrates einerseits, durch pH-Wert-Erniedrigung andererseits hervorge- ; rufenen Borsäureausfällungen nacheinander durchführt. ·
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man \ die beiden Borsäureausfällungen mit getrennten Sedimentationen
    und Abtrennungen des Obenstehenden durchführt. !
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 b Ls 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die pH-Wert-Erniedrigung durch Zugabe von Oxalsäure vornimmt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das abgetrennte oxalsäurehaltige Obenstehende vor der Weiterbearbeitung als Abwasser mit Kaliumpermanganat versetzt.
    Andre ewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Borsäureausfällungen und die Vakuumdestillation an verschiedenen Orten durchgeführt und den Sedimentschlamm am Ort der Borsäureausfällungen durch Erwärmung in einen pumpfähigen Zustand versetzt sowie danach an den Ort der Vakuumdestillation überführt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sedimentschlamm auf 50 bis 60 0C erwärmt wird.
  11. 11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Verdampfer, an dessen Eingang ein
    Abwasserstrang und eine Rückführleitung angeschlossen sind,
    und mit einem Lagerbehälter, dessen Einlaß über eine Verbindungsleitung mit dem Aufgang des Verdampfers verbunden ist,
    an dessen Oberhälfte die Rückführleitung angeschlossen ist und der einen unteren Schlammauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammauslaß des beheizbaren Lagerbehälters <.2) über eine Anschlußleitung (7) mit einem Vakuumdestillator (3) verbunden ist.
  12. 12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumdestillator (3) mit einer Pulverabfülleinrichtung (8) ausgerüstet ist.
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