DE1539939C

DE1539939C - Process and device for incineration and evaporation of radioactive waste

Info

Publication number: DE1539939C
Authority: DE
Inventors: Rene Brüssel Krawczynski Stefan Dipl Phys Angera Vanuzzi Sergio Cravirate Amavis, (Italien)
Original assignee: Europaische Atomgemeinschaft Eura tom, Brüssel

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und · eine Vorrichtung zur Veraschung und Verdampfung radioaktiver Abfälle.The invention relates to a method and a device for incineration and evaporation radioactive waste.

Zur Lösung der im Zusammenhang mit radioaktiven Abfällen aus Forschungszentren oder nuklearen Anlagen auftretenden Probleme wird eine ganze Reihe von Verfahren und Vorrichtungen benützt.To solve those related to radioactive waste from research centers or nuclear A whole series of methods and devices are used to deal with problems occurring in systems.

Bei kontaminierten Abwässern eignet sich im allgemeinen für große Volumina schwach radioaktiver Lösungen eine Behandlung durch chemische Ausflockung. Physikochemische Verfahren wie Absorption und Ionenaustausch sind insbesondere bei Flüssigkeiten mit verhältnismäßig geringem Inaktivsalzgehalt angezeigt.In the case of contaminated wastewater, weakly radioactive is generally suitable for large volumes Solutions a chemical flocculation treatment. Physicochemical processes such as absorption and ion exchange are particularly important in liquids with a relatively low inactive salt content displayed.

Schwach kontaminierte Abfallstoffe, wie Abfälle aus Krankenhäusern, kleinen Laboratorien oder Waschanlagen für radioaktive Wäschestücke, können auf biologischem Wpge gereihigt werden. Die Dekontaminierung erfolgt hier durch Adsorption der Radionuklide an bestimmten Algen oder Mikroorga- ao nismen.Lightly contaminated waste, such as waste from hospitals, small laboratories or Washing systems for radioactive items of laundry can be lined up on biological Wpge. The decontamination takes place here by adsorption of the radionuclides on certain algae or microorganisms nisms.

JFalls ein sehr hoher Dekontaminnationsfaktor erforderlich ist und wenn beispielsweise die Möglichkeit besteht, die Abwässer in die Umgebung abzuleiten, wird das sehr wirksame, allerdings auch kostspielige Verdampfungsverfahren benutzt. Bei Feststoffabfällen ergibt sich darüber hinaus noch das Problem einer Volumenreduzierung, die im Interesse einer weniger kostspieligen Einlagerung notwendig ist.JIf a very high decontamination factor is required and if, for example, there is the possibility of discharging the wastewater into the environment, the very effective, but also expensive, evaporation process is used. For solid waste In addition, there is still the problem of a volume reduction, which is in the interest less costly storage is necessary.

Zu diesem Zweck werden die Abfälle mechanisch gepreßt oder, falls sie brennbar sind, verascht. Aus der belgischen Patentschrift 664 466 ist eine Vorrichtung zur Veraschung radioaktiver fester Abfälle bekannt, bei der ein Brenner in eine Nachbrennkammer mündet. Durch die Veraschung werden insbesondere die radioaktiven Rückstände beseitigt, die durch Radiolyse und Pyrolyse bestimmter, in Kernreaktoren als Kühlmittel und/oder Moderator verwendeter organischer Flüssigkeiten entstehen, z. B. Terphenyle. Diese schweren Stoffe werden abgetrennt und führen eine vor allem durch aktivierte Korrosionsprodukte bedingte Radioaktivität mit sich.For this purpose, the waste is mechanically pressed or, if it is combustible, incinerated. Out of Belgian patent 664 466 is a device for incinerating radioactive solid waste known, in which a burner opens into an afterburning chamber. As a result of the incineration, in particular the radioactive residues eliminated by radiolysis and pyrolysis of certain, in nuclear reactors Organic liquids used as coolants and / or moderators arise, e.g. B. Terphenyls. These heavy substances are separated and lead mainly through activated corrosion products conditional radioactivity with it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem gleichzeitig radioaktive Abfälle verschiedener Aggregatzustände behandelt werden können, wobei gleichzeitig eine Verringerung der insgesamt zuzuführenden Betriebsenergie erzielt wird. The invention is based on the object of creating a method in which the radioactive at the same time Waste of various aggregate states can be treated, with a simultaneous reduction the total operating energy to be supplied is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bei der Veraschung brennbarer radioaktiver Abfallstoffe unter Flüssigkeitsabschluß freigesetzte Wärme zur Verdampfung radioaktiver Abwasser , benutzt wird.According to the invention, this object is achieved in that the radioactive substances which are combustible during incineration Heat released in the absence of liquids to evaporate radioactive waste water , is used.

Ein solches Verfahren gestattet eine Investitionskosteneinsparung und erhöht die Sicherheit. Such a method allows investment cost savings and increases safety.

Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für brennbare radioaktive Abfallstoffe, wie sie bei einem Kernreaktor mit organischen Kühl- oder Moderatorflüssigkeiten auftreten.This method is particularly suitable for combustible radioactive waste, such as those used in a Nuclear reactor with organic cooling or moderator liquids occur.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt einen Brenner, der in eine Nachverbrennungskammer mündet, welche direkt und/oder indirekt über einen Wärmetauscher mit einem unter Luftabschluß arbeitenden Verdampfer verbunden ist.The device for performing the method according to the invention has a burner which is shown in a post-combustion chamber opens, which directly and / or indirectly via a heat exchanger is connected to an evaporator operating in the absence of air.

Die Brennertemperatur wird vorzugsweise um 1 K)O'' C und die Temperatur der Nachverbrennungskammer bei mindestens 900° C gewählt.The burner temperature is preferably around 1 K) O '' C and the temperature of the post-combustion chamber selected at at least 900 ° C.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den brennbaren radioaktiven Abfällen um Abfallstoffe, die bei der Reinigung der Kühl- und/oder Moderatorflüssigkeiten eines mit organischer Flüssigkeit moderierten und/oder gekühlten Reaktors anfallen. ■ ' In a preferred embodiment of the invention, the combustible radioactive ones are involved Waste to waste materials that are used in cleaning the cooling and / or moderator liquids organic liquid moderated and / or cooled reactor. ■ '

Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen des die Erfindung" aufweisenden Verfahrens sind in den restlichen Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention " having method are characterized in the remaining subclaims.

Die Anwärmung erfolgt durch Verbrennung von Heizöl.The heating is done by burning fuel oil.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des die Erfindung aufweisenden Verfahrens beschrieben.An exemplary embodiment of the method incorporating the invention is described below.

In der Zeichnung ist eine nach dem die Erfindung aufweisenden Verfahren arbeitende Anlage schematisch dargestellt:In the drawing, a system operating according to the method incorporating the invention is shown schematically shown:

Aus einem Behälter mit brennbaren radioaktiven Abfallstoffen 1 wird über Filter 4 und ein Heizelement 5 mit Hilfe einer Pumpe 2 ein Brenner 3 mit den flüssigen brennbaren radioaktiven Abfallstoffen gespeist.A container with flammable radioactive waste 1 becomes a filter 4 and a heating element 5 with the help of a pump 2 a burner 3 with the liquid combustible radioactive waste fed.

Der Brenner 3 wird durch Verbrennen von Heizöl, welches mittels einer Pumpe 7 aus einem Tank 6 über Filter 8 und einem Heizelement 9 in den Brenner 3 eingespeist wird, vorgewärmt. Zur Verbrennung des Heizöls bzw. der brennbaren radioaktiven Abfallstoffe in dem Brenner 3 wird in diesen Brenner oben Primärluft 10 und unten Sekundärluft 11 eingeblasen, die von dem Gebläse 12 kommend über ein Heizelement 13 zugeleitet wird.The burner 3 is activated by burning fuel oil, which is extracted from a tank 6 by means of a pump 7 is fed into the burner 3 via filter 8 and a heating element 9, preheated. For incineration the fuel oil or the combustible radioactive waste in the burner 3 is in this burner Above primary air 10 and below secondary air 11 blown in, coming over from the fan 12 a heating element 13 is supplied.

Der Brenner 3 mündet mit einem länglichen Rohr 14 in die Nachverbrennungskammer 15, die vorzugsweise bei einer Temperatur von 900° C arbeitet. Der Austritt der Nachverbrennungskammer 15 kann — über zwei Ventile 16 und 17 — entweder direkt über das Ventil 16 mit dem Verdampfer 18 für radioaktive Flüssigkeiten oder über das Ventil 17 mit dem Wärmetauscher 19 verbunden werden, in welchem die aus der Nachbrennkammer 15 zugeführten Verbrennungsgase einen Teil der von dem Gebläse 12 kommenden und in den Wärmetauscher 19 oben bei 20 einströmenden und unten bei 21 austretenden Luft aufheizen, die dann in dem Verdampfer 18 zum Erhitzen ,und Verdampfen der radioaktiven Flüssigkeiten dient.The burner 3 opens with an elongated tube 14 into the afterburning chamber 15, which is preferably works at a temperature of 900 ° C. The outlet of the post-combustion chamber 15 can - Via two valves 16 and 17 - either directly via the valve 16 with the evaporator 18 for radioactive liquids or are connected to the heat exchanger 19 via the valve 17, in which the combustion gases supplied from the afterburning chamber 15 are part of those coming from the fan 12 and into the heat exchanger 19 heat the air flowing in at the top at 20 and exiting air at the bottom at 21, which then enters the evaporator 18 is used for heating and vaporizing the radioactive liquids.

Der durch das Ventil 17 hindurchtretende Heizgasstrom tritt aus dem Wärmetauscher 19 oben bei 22 aus und wird entweder auf einen oder mehrere Dampf reiniger 23 und/oder auf einen oder mehrere Gasreiniger 24 geleitet.The heating gas flow passing through the valve 17 emerges from the heat exchanger 19 at the top 22 off and is either on one or more steam cleaners 23 and / or on one or more Gas purifier 24 passed.

Die zu verdampfenden radioaktiven Flüssigkeiten werden durch den Zulauf 25 in den Verdampfer 18 eingespeist.The radioactive liquids to be evaporated are fed into the evaporator 18 through the inlet 25 fed in.

Das radioaktive Konzentrat verläßt den Verdampfer 18 über 26. Der aus dem Verdampfer 18 über 27 austretende Dampf tritt in das untere Ende 28 einer Raschigkolonne 29 ein, wobei er zunächst einen unterhalb der Raschigkolonne 29 angeordneten Zyklon 30 durchströmt. Um die mitgeführten Wassertröpfchen vom Dampf abzuscheiden, wird das Kondensat der Tröpfchen durch eine Rohrleitung 31 in den Verdampfer 18 zurückgeleitet. Der Dampf tritt oben aus der Raschigkolonne 29 aus und strömt oben bei 32 in einen durch einen Wasserkreislauf 34 gekühlten Kondensator 33 ein. Das aus dem Kondensator 33 unten austretende Kondensat tritt mit den nichtkondensierbaren Gasen bzw. Dämpfen in einen Separator 35 ein, aus welchem das KondensatThe radioactive concentrate leaves the evaporator 18 via 26. That from the evaporator 18 via 27 escaping vapor enters the lower end 28 of a Raschig column 29, where he initially has a Cyclone 30 arranged below the Raschig column 29 flows through it. About the water droplets carried along Separate from the vapor, the condensate of the droplets is through a pipe 31 returned to the evaporator 18. The steam emerges from the top of the Raschig column 29 and flows at the top at 32 in a condenser 33 cooled by a water circuit 34. That from the condenser 33 condensate escaping below enters with the non-condensable gases or vapors a separator 35, from which the condensate

Claims

3 43 4

is withdrawn as a distillate over 36, while it is recommended that the combustion gases be

non-condensable gases and vapors in the gas-possible way in the liquid to be vaporized

cleaner 24 are fed. to blow in. For example, with holes

In addition, it is also planned that washing-equipped pipelines will be used to clean the

water 37 in the upper part of the Raschig columns 5 bubble evaporation over the whole bottom of the

29 to initiate. . To expand the evaporator.

The method comprising the invention works.

as follows: dung exhibiting processes resulting advantages

First of all, the evaporator 18 will be shared with the company, the following details will be evaporated Liquid filled. Then io led:

the combustion process is initiated with heating oil, _{L the} process and system ensure an

around the burner 3 to over 1000 ° C and the traced efficiency of the heat transfer

Combustion chamber to be heated to over 800 ° C * _The combustion gases penetrate into the

In order to avoid contamination of the _{liquid to be} evaporated at a temperature

Liquid will prevent the combustion * - i _{5 ratur vQn} 4 _{m UQQ0} ^ _{dn and leave} £ "

Gases of the heating oil through the heat exchanger 19 evaporator with about 90 ⁰ C.

passed before being filtered and over the comb. °

be discharged. In order to raise its temperature, 2. With the method, the heated air 21 is easily injected ^{into the liquid to be evaporated with a decontamination factor of 10 4.} Now the combustion continues to aim.

the combustible radioactive waste, and 3. _{It tr} i _tt ^ a scale deposit a; In front-

y under the following condition: exposure is that the concentrate in still

Combustible radioactive waste: drained and the fairly liquid state

Concentration in a small final evaporator with

Temperature (at the entrance of the ^ as thin-film metal is terminated with which

Burner) 170 ° C _, if necessary, evaporate to dryness

Throughput 5 kg / h can _fen .....

Pressure 12 kg / cm ² "". . . . _Jr. _n,. .

4. There will be a flawless decontamination of the

Air: 'Flammable radioactive waste obtained.

Temperature 155 ° C All mines contained in this waste

Throughput 80 m ³ / h, substances, i.e. the largest part of the potential

Q _n J ₀ Jj "Q 3 kejcm ² ^ ^e ^ contaminating products, lead-

'ben back in concentrate.

When the combustion process has stabilized, the economy is particularly noteworthy the gas stream and lets it over the possibility of the process, in particular the flow through evaporator 18, d. That is, one opens up the double objective of the plant has a beneficial effect. Valve 16 and then closes valve 17. Waste is used to process other waste,

The operation of the system is then normal. Which is taking the necessary energy for the most part

Combustion gases of the combustible radioactive waste 40 is supplied by a by-product that is disposed of

Falling materials evaporate directly without having to be heated.

exchanger to happen. The liquid evaporates in the.

) Evaporator 18. They are used in cyclone 30 and in the claims:

Column 29 washed and cleaned. On the condensate - 1. Procedure for incineration and evaporation

the liquid distillate is used to control radioactive waste, thereby identifying

stored, the gases are filtered before discharge. shows that the

After the end of the evaporation process, accessible radioactive waste opens under liquid

the valve 17 and then closes the heat released to vaporize

Valve 16 and directs the combustion gases over the radioactive waste water is used.

Heat exchanger 19. After a few minutes, 50 2. The method according to claim 1, characterized in that

one the fuel by marking up to the total that the combustible radioactive

flushing of the pipeline systems behind the waste materials when cleaning the cooling and /

damper 18 the supply of flammable radioactive or moderator liquids with organic

Waste material closes and the heating oil feed liquid is moderated and / or cooled

opens. 55 nuclear reactor.

The apparatus is then operational again. 3. Process according to claims 1 and 2, since

ready. 'characterized by the fact that the flammable radio

With the above description of the process active waste materials in a burner at one and of the apparatus are the scope temperature of preferably 1100 ⁰ C and in the embodiment of the invention and not a post-combustion chamber 60 at a Beerschöpft: operating temperature of at least 900 ° C with

So in cases where this is cheaper, air can be burned in place of that on one of commercial heating oil gas is heated to initiate the temperature of preferably 155 ° C. Combustion process can be used. On the 4. The method according to claim 1, thereby geTeile 6, 7 and 8 can then be omitted and the prefix 65 indicates that the evaporation takes place in the direction of air Somewhat simplified, so that a conclusion also takes place, either directly reduce investment costs. With regard to one by the combustion gases of the radioactive optimal efficiency in heat transfer waste materials or indirectly through hot air, which in

a heat exchanger absorbs the heat from the combustion gases.

5. Device for carrying out the incineration and evaporation of radioactive waste according to one of claims 1 to 4, characterized in that a burner (3) is placed in an afterburning chamber (15) opens, which directly and / or indirectly via a heat exchanger (19) with an evaporator operating in the absence of air (18) is connected. .

1 sheet of drawings