DE3629674A1 - Vorrichtung zur herstellung von endlagerfaehigen aushaertenden massen aus kontaminierten, insbesondere radioaktiven festen und / oder fluessigen abfallstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von endlagerfähigen aushärtenden Massen aus kontaminierten, insbesondere radioaktiven festen und/oder flüssigen Abfall­ stoffen mit einem hydraulisch verfestigenden Bindemittel und gegebenenfalls Wasser, die aus einem oder mehreren Vor­ lagebehältern mit steuerbaren Entnahmevorrichtungen und einem Durchlaufmischer mit einer Trockenmisch- und Dosier­ welle und einer Mischwelle im Naßbereich sowie einer Flüs­ sigkeitszuführung in der Naßmischzone besteht.

Eine solche Vorrichtung, die beispielsweise aus der DE-PS 32 45 443 bekannt ist, gestattet das kontinuierliche Ver­ mischen von pulverförmigen, kleinstückigen festen konta­ minierten Stoffen mit aushärtbaren Bindemitteln und Flüs­ sigkeiten oder flüssigen kontaminierten Stoffen. Die kon­ taminierten Stoffe werden dabei mit dem Bindemittel gleich­ mäßig vermischt und durch die Zugabe von Wasser oder einer kontaminierten Flüssigkeit, kontaminierten Schlämmen, Har­ zen oder Konzentraten zu einer aushärtbaren Masse ver­ mischt, die in einen Abfallbehälter gegeben und nach Aus­ härtung in das Endlager transportiert wird.

Bei solchen bekannten Vorrichtungen wird besonderer Wert darauf gelegt, daß das in den endlagerfähigen Behälter gelangende Mischgut zu jedem Zeitpunkt des Mischens die gleiche Zusammensetzung und die gleiche Konsistenz auf­ weist, damit stets das Mischgut nach dem Aushärten im Be­ hälter gleichbleibende und reproduzierbare Festigkeiten besitzt.

Ein Nachteil der bisher bekannten Vorrichtung liegt in der unabdingbaren Reinigung, der von dem flüssigen oder feuch­ ten Mischgut berührten Maschinen- und Anlageteile wie Mi­ scher, Mischwelle sowie gegebenenfalls Förderleitung.

Ein solcher Reinigungsprozeß, der für die Funktionserhal­ tung der Vorrichtung erforderlich ist, erweist sich als recht aufwendig und erfordert im allgemeinen eine Reini­ gungsflüssigkeit, meistens Wasser, welches dabei wiederum in kontaminierter Form anfällt. Die Beseitigung dieser kon­ taminierten Reinigungsflüssigkeit verursacht ihrerseits wiederum neue Probleme, weil wegen Fehlens eines ausreichen­ den Bindemittelanteils die Flüssigkeit und die darin ent­ haltenen kontaminierten Stoffe nicht abgebunden werden und somit auch nicht dem Behälter für die Endlagerung zugeführt werden können.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist in der Tatsache zu sehen, daß die das gemischte Material aufneh­ menden Abfallbehälter nur bis zu zirka 80 bis 85% ihres Nutzvolumens gefüllt werden können. Das restliche freie Volumen muß mit einer inaktiven Zement­ schicht vergossen werden. Für die Herstellung dieser inak­ tiven Zementschicht ist indessen bisher eine separate Mischvorrichtung erforderlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nunmehr Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Her­ stellung von endlagerfähigen, aushärtenden Massen aus kon­ taminierten, insbesondere radioaktiven festen und/oder flüssigen Abfallstoffen mit einem hydraulisch verfestigen­ den Bindemittel und gegebenenfalls Wasser zu schaffen, die mit einem minimalen Reinigungsprozeß bzw. völlig ohne Rei­ nigung mit Reinigungsflüssigkeit auskommt und die darüber hinaus gegebenenfalls auch noch die Möglichkeit ergibt, das Mischgut stets in dem gewünschten Verhältnis zu mi­ schen, so daß dann, wenn beispielsweise der Abfallbehälter bis zu 80 bis 85% seines Volumens gefüllt ist, das Rest­ mischgut in der vorgeschriebenen inaktiven Zusammensetzung dem Abfallbehälter zugeführt werden kann.

Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe mit einer Vor­ richtung der eingangs definierten Art, die dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß die Trockenmisch- und Dosierwelle(n) und die Mischwelle im Naßbereich jeweils mit separaten steuer­ baren Antrieben versehen sind.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ergibt sich die Mög­ lichkeit, den Antrieb der Trockenmisch- und Dosierwelle(n) bei Beendigung der Mischoperation abzustellen und damit den Zustrom von Trockenmaterial zu unterbrechen, während andererseits die Mischwelle im Naßbereich weiterläuft und das in diesem Bereich befindliche Material vollständig über die Austragsöffnung austrägt.

Für die Erzielung einer kompakten Bauform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Trockenmisch- und Dosierwelle als Hohl­ welle ausgebildet ist und die Mischwelle im Naßbereich mit einer koaxial in dieser Hohlwelle verlaufenden Antriebs­ welle versehen ist.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung sind zur Dosierung verschiede­ ner Trockengüter mehrere Trockengutmisch- und Dosierwellen mit jeweils eigenem Antrieb vorgesehen, deren Austritts­ öffnung in dem Naßmischbereich angeordnet sind.

Mit einer solchen Vorrichtung können verschiedenartige Trockenmaterialien in beliebigen Anteilen zusammengemischt und im Naßbereich mit der erforderlichen Flüssigkeit ver­ mischt werden.

Die Anordnung der jeweiligen Austrittsöffnung der Trocken­ gutmisch- und Dosierwellen ist dabei zweckmäßig in der Stirnseite des Naßmischbereiches, vorzugsweise in der obe­ ren Hälfte der Stirnseite angeordnet.

Während üblicherweise der Naßbereich am oberen Teil seines Mantels mit einem Anschluß für die Flüssigkeitszudosierung versehen ist, weist eine weitere vorteilhafte Ausgestal­ tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Merkmal auf, daß am oberen Mantel des Naßbereiches mehrere Anschlüsse für die Zugabe von verschiedenen, auch feststoffbeladenen Flüssigkeiten vorgesehen sind. Über diese Anschlüsse kön­ nen somit dem Trockenstoffgemisch gleichzeitig verschie­ dene Flüssigkeiten in entsprechender Dosierung zugemischt werden.

Eine solche Ausführungsform ist dabei insbesondere für die Verarbeitung kontaminierter Flüssigkeiten geeignet, die zusammen mit entsprechenden kontaminierten Feststoffen oder aber allein mit dem zugesetzten Bindemittel in eine endlagerfähige aushärtende Masse umgewandelt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist die Mischkammer für das Trocken­ gut mit mehreren Flanschanschlüssen versehen, über die unter Verwendung entsprechender Dosiervorrichtungen ver­ schiedenartige trockene Materialien in der gewünschten Dosierung zugeführt werden können, die dann in der Misch­ kammer des Trockenguts innig vermischt und über die Do­ sierwelle in den Naßbereich transportiert und hier mit der erforderlichen Flüssigkeit in die endlagerfähige aus­ härtende Masse umgewandelt werden.

Mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der er­ findungsgemäßen Vorrichtung läßt sich somit die Zusammen­ setzung der endlagerfähigen aushärtenden Massen den jewei­ ligen Bedürfnissen anpassen, und es kann auch am Ende der Operation die für den Abschluß des Abfallbehälters erfor­ derliche inaktive Mischung hergestellt werden, ohne daß hierfür eine besondere Anlage benötigt wird. Der separate Antrieb der Mischwelle im Naßbereich ermöglicht dabei eine weitgehend vollständige Entleerung dieses Naßbereiches von der fertig gemischten aushärtenden Masse.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist für den Antrieb der Mischwelle im Naßbereich ein Zweistufenantrieb vorgesehen, mit dem einmal diese Mischwelle mit der erforderlichen Drehzahl für den Mischbetrieb antreibbar ist, während die zweite Stufe eine wesentlich höhere Drehzahl ermöglicht, mit de­ ren Hilfe die noch an den Mischblättern der Mischwelle anhaftenden Teilchen infolge der Zentrifugalkraft abge­ schleudert werden.

Statt eines Zweistufenantriebes kann selbstverständlich auch ein kontinuierlich verstellbarer Antrieb vorgesehen sein.

Durch eine solche Ausbildung wird eine weitgehende Reini­ gung der Mischwelle erreicht, eine Maßnahme, die man üb­ licherweise vor dem Abschalten der erfindungsgemäßen Vor­ richtung durchführt.

Auf diese Weise erübrigt sich die Verwendung von Reinigungs­ flüssigkeit, die ihrerseits wieder Dekontaminierungsmaß­ nahmen erforderlich macht.

Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von endlagerfähigen aushärtenden Massen im Schnitt.

Fig. 2 einen Schnitt durch den Naß-Mischbereich.

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Schnitt durch den Naß-Mischbereich.

Fig. 4 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Misch- und Dosierwelle im Trockenbereich als Hohlwelle ausgebildet ist und der Antrieb der Mischwelle im Naßbereich über eine koaxial in der Hohlwelle an­ geordnete Antriebswelle erfolgt.

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei mit Dosiervorrichtungen ver­ sehenen Anschlußflanschen für zwei verschiedene Trockenmaterialien.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem vorzugsweise waagerecht angeordneten Durchlaufmischer, der kontinuierlich Trockengut (Bindemittel) in beliebigem Ver­ hältnis mit einer kontaminierten Flüssigkeit oder mit kon­ taminierten Flüssigkeiten vermischt.

Das Bindemittel gelangt dabei aus einem Vorlagebehälter 25 über eine verschließbare Drosselklappe 26 durch die Flansch­ öffnung 5 in den Trockenmischraum 7, von wo eine Dosier­ welle 8, angetrieben durch den Motor 1 mit Kettenantrieb 2 über die durch Dichtung 3 abgedichtete Kupplungswelle 4 das Bindemittel über die Dosierstrecke 9 durch die Öffnung 27 dem Naß-Mischbereich 10 zuführt. Eine Naßmischwelle 18, die von einem separaten Motor 29 über die Zwischenwelle 14 und die beiden Flexkupplungen 15 angetrieben wird, ist mit dem Lager 16 und dem Lager 12 zentrisch im Naß-Mischbereich 10 gelagert und die Lager sind durch die Wellendichtung 17 und die Wellendichtung 11 gegen Eindringen von Mischgut ab­ gedichtet. Dem Trockengut wird durch den Anschluß 23 kon­ taminiertes Wasser oder kontaminiertes Konzentrat sowie gegebenenfalls, wenn zum vollständigen Abbinden erforderlich oder zur Einhaltung einer bestimmten Höchstgrenze an Strah­ lungsintensität des Endlagergebindes erforderlich, Wasser durch den Anschluß 24 zugeführt. Das fertig gemischte und aufbereitete Mischgut fließt dann durch die Öffnung 6 ab und fällt direkt in den Abfallbehälter 28.

Wenn der Abfallbehälter bis auf eine empirisch zu ermit­ telnde kleine Restmenge mit Mischgut gefüllt ist, wird der Motor 1 der Misch- und Dosierwelle abgestellt und gleich­ zeitig die Zufuhr von Flüssigkeit durch die Anschlüsse 23 und 24 unterbrochen. Bei einer kurzen Förderzeit, in der die Mischwelle 18 das restliche lose Mischgut noch zur Öffnung 6 fördert, wird der Reinigungsprozeß eingeleitet. Hierzu wird die Mischwelle 18 mit Hilfe des entweder um­ schaltbaren Antriebsmotors 29 oder eines entsprechenden Getriebes auf eine Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minu­ te gebracht, wodurch infolge der Fliehkraft etwa anhängen­ des Mischgut von der Mischwelle 14 abgeschleudert und durch den Schneckengang der Mischwelle 18 zur Öffnung 6 gefördert wird. Geringe Mengen des an der Mischwelle und an der Wan­ dung des Naß-Mischbehälters haftenden Mischgutes behindern nicht die Funktion und können gefahrlos abbinden. Sollte sich dieses abgebundene Mischgut beim nachfolgenden neuen Mischprozeß von der Wandung des Naßbereiches oder von der Mischwelle 18 lösen, werden diese Teilchen zerkleinert und fließen mit dem neuen Mischgut ab.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Naß-Mischbereich 10 dargestellt, der die Einmündung (27) der Trockengutdosier­ welle 8 in die Stirnseite des Naß-Mischbereichs 10 zeigt. Die obere Hälfte des Naß-Mischbereiches 10 kann durch Lösen des Exzenterverschlusses 20 über das Scharnier 22 zur manu­ ellen Reinigung hochgeklappt werden.

Die in Fig. 3 ebenfalls als Schnitt durch den Naß-Mischbe­ reich 10 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist drei Einmündungen 27 für Trockengutdo­ sierschnecken auf, mit denen beispielsweise zwei unter­ schiedlich kontaminierte Feststoffe und ein festes Binde­ mittel zudosiert und dann mit Wasser oder ebenfalls konta­ minierter Flüssigkeit vermischt werden. Durch die Verwen­ dung von jeweils separaten Antrieben für die einzelnen Trockengutmisch- und Dosierwellen kann das Mischungsver­ hältnis der einzelnen Komponenten beliebig variiert werden, um bestimmte physikalische und chemische Anforderungen an das Mischgut zu erfüllen oder bestimmte Festigkeitsgrade zu erzielen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung, bei der die Misch- und Dosierwelle 13 als Hohlwelle ausgebildet ist. In dieser Hohlwelle ist konzentrisch die Antriebswelle für die Mischwelle 18 ge­ führt, die den Motor 29 mit der Mischwelle 18 verbindet.

Fig. 5 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der statt eines einzigen Flansches 5, wie in den Fig. 1 und 4, für das Trocken­ gut nunmehr zwei Flansche für die Zuführung des Trocken­ gutes vorgesehen sind. Mit Hilfe der an jedem Flansch ange­ brachten Dosiervorrichtung 30 lassen sich zwei verschiede­ ne Trockenmaterialien in vorgegebener Menge und Konzentra­ tion der darunter liegenden Mischkammer 7 für das Trocken­ gut zuführen.

Eine solche Vorrichtung ist insbesondere für Materialien vorteilhaft, die aus Gründen besserer Homogenität des fer­ tigen Mischgutes noch im trockenen Zustand miteinander ver­ mischt werden müssen.

Der Antrieb der Mischwelle 18 im Naß-Mischbereich erfolgt ebenfalls durch eine in der hohlen Misch- und Dosierwelle koaxial angeordnete Antriebswelle, die den Motor 29 mit der Mischwelle 18 verbindet.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Herstellung von endlagerfähigen aushärtenden Massen aus kontaminierten, insbesonde­ re radioaktiven, festen und/oder flüssigen Abfall­ stoffen mit einem hydraulisch verfestigenden Binde­ mittel und gegebenenfalls Wasser, bestehend aus einem oder mehreren Vorlagebehältern mit steuerba­ ren Entnahmevorrichtungen und einem Durchlaufmischer mit einer Trockenmisch- und Dosierwelle und einer Mischwelle im Naßbereich sowie einer Flüssigkeit­ zufuhröffnung in der Naßmischzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenmisch- und Dosierwelle(n) (8) und die Mischwelle (18) im Naß-Mischbereich jeweils mit separaten steuerbaren Antrieben (1; 29) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenmisch- und Dosierwelle (13) als Hohlwelle ausgebildet ist und die Mischwelle (18) im Naß-Mischbereich mit einer koaxial in dieser Hohlwelle (13) verlaufenden Antriebswelle versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Dosierung verschiedenen Trockengutes mehrere Trockengutmisch- und Dosierwellen mit eigenem An­ trieb vorgesehen sind, deren Austrittsöffnung (27) in dem Naß-Mischbereich (10) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (27) der Trockengutmisch- und Dosierwellen in der Stirnseite des Naß-Mischbe­ reiches (10), vorzugsweise in der oberen Hälfte der Stirnseite, angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anschlüsse (23, 24) am oberen Mantel des Naß-Mischbereiches (10) für die Zugabe von verschie­ denen, auch feststoffbeladenen Flüssigkeiten, vor­ gesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer für das Trockengut mehrere Flanschanschlüsse (32, 33) trägt, durch die verschie­ dene trockene Materialien dosiert zugeführt werden können.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb der Mischwelle (18) im Naß- Mischbereich (10) ein Zweistufenantrieb (29) vorge­ sehen ist.